Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http:// www. toate cele mai bune. ro/

Introducere

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 caracteristici și proprietăți valoroase pentru practică.

Sarcinile de reproducere decurg din definiția sa - aceasta este dezvoltarea de noi și îmbunătățirea soiurilor existente de plante, rase de animale și tulpini de microorganisme. O varietate, rasă și tulpină sunt numite un grup stabil (populație) de organisme vii, create artificial de om și având anumite caracteristici ereditare. Toți indivizii din rasa, soiul și tulpina au caracteristici și proprietăți morfologice, fiziologice, biochimice și economice similare, fixate ereditar, precum și același tip de reacție la factorii de mediu. Principalele domenii de selecție sunt:

Randament ridicat al soiurilor de plante, fertilitatea și productivitatea raselor de animale; calitatea produsului (de exemplu, gustul, aspectul, calitatea păstrării fructelor și legumelor, compoziția chimică a cerealelor - conținutul de proteine, gluten, aminoacizi esențiali etc.);

Proprietăți fiziologice (precocitate, rezistență la secetă, rezistență la iarnă, rezistență la boli, dăunători și condiții climatice nefavorabile);

Calea intensivă de dezvoltare (la plante - receptivitate la îngrășăminte, udare, iar la animale - „plată” pentru hrană etc.).

1. Bazele teoretice ale selecției

În ultimii ani, selecția unui număr de insecte și microorganisme utilizate pentru combaterea biologică a dăunătorilor și agenților patogeni ai plantelor cultivate a căpătat o importanță deosebită.

Selecția trebuie să țină cont și de nevoile pieței de produse agricole, satisfacând ramuri specifice ale producției industriale. De exemplu, pentru a coace pâine de calitate superioară cu pesmet elastic și crustă crocantă, sunt necesare soiuri puternice (sticloase) de grâu moale, cu un conținut ridicat de proteine ​​și gluten elastic. Pentru fabricarea celor mai mari soiuri de fursecuri, sunt necesare soiuri bune de făinoase de grâu moale, iar pastele, coarne, vermicelli, 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, vidră, vulpe, sunt selectate animale cu un genotip corespunzător modului în continuă schimbare în ceea ce privește culoarea și nuanțe 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: taxonomia 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 intenționată 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 moștenirii fiecărei trăsături specifice. Realizări în genetică, legea seriei omoloage a variabilității ereditare, utilizarea testelor pentru diagnosticarea precoce a perspectivelor de selecție a 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 au oferit capacitatea de a extinde sursele de material sursă pentru reproducere. În plus, utilizarea pe scară largă în ultimii ani a metodelor biotehnologice, a culturilor de celule și țesuturi au făcut posibilă accelerarea semnificativă a procesului de selecție și punerea lui pe o bază calitativ nouă. Această listă, departe de a fi completă, a contribuției geneticii la reproducere oferă o idee că reproducerea modernă este de neconceput fără utilizarea realizărilor geneticii.

Succesul muncii crescătorului depinde în mare măsură de alegerea corectă a materialului sursă (specii, soiuri, rase) pentru ameliorare, de studiul originii și evoluției acestuia și de utilizarea organismelor cu trăsături și proprietăți valoroase în procesul de reproducere. Căutarea formelor necesare se realizează ținând cont de întregul bazin genetic mondial 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 sunt implicate forme care cresc în alte țări sau în alte zone climatice și, în sfârșit, 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 regiuni 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 a apărut această specie. În plus, a fost colectată o colecție unică, cea mai mare din lume de plante cultivate (până în 1940, colecția includea 300.000 de exemplare), care sunt înmulțite anual în colecțiile Institutului Panorus de Industrie a Plantelor, numite după N.I. Vavilov (VIR) și sunt utilizat pe scară largă de către amelioratorii de plante 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 legate de centrele antice de civilizație și de locul de cultivare și selecție primară a plantelor. Focare similare de domesticire (centre de origine) au fost găsite și la animalele domestice.

2 .Valoarea selectiei

Scopurile și obiectivele creșterii ca știință sunt determinate de nivelul de tehnologie agricolă și de creșterea animalelor, de nivelul de industrializare a producției vegetale și de creșterea animalelor. De exemplu, în condiții de deficit de apă dulce, au fost deja crescute soiuri de orz care dau randamente satisfăcătoare atunci când sunt irigate cu apă de mare. Au fost crescute 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 de îngheț 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 trăsături individuale foarte dezvoltate, adesea inutile sau chiar dăunătoare existenței lor în condiții naturale, dar utile oamenilor. De exemplu, capacitatea unor rase de pui de a produce mai mult de 300 de ouă pe an este lipsită de semnificație biologică, deoarece un pui nu va putea incuba 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 se adaptează mai rău la condițiile de mediu în continuă schimbare și nu dispun de mijloace de protecție împotriva consumului (substanțe amare sau otrăvitoare, spini, spini etc. .). Prin urmare, în condiții naturale, nu pot exista forme culturale, adică domesticite.

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, la început inconștientă (selectarea acelor indivizi care arătau mai bine, aveau o dispoziție mai pașnică, posedau alte calități valoroase pentru oameni), apoi conștientă, sau metodică. Utilizarea pe scară largă a selecției metodice vizează formarea la plante și animale a anumitor calități care satisfac oamenii. Experiența multor generații de oameni a făcut posibilă crearea unor metode și reguli de selecție și selecție a formelor 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.

culturalplantelore selecția

3. Ameliorarea plantelor, metode

Spre deosebire de selecția microorganismelor, ameliorarea plantelor nu funcționează cu milioane și miliarde de indivizi, iar rata de reproducere a acestora se măsoară nu în minute și ore, ci în luni și ani. Cu toate acestea, în comparație cu creșterea animalelor, unde numărul descendenților este unic, ameliorarea plantelor este într-o poziție mai bună. În plus, diferă și abordările metodologice ale selecției plantelor auto-polenizate și încrucișate care se reproduc vegetativ și sexual, plante anuale și perene etc.

Principalele metode de ameliorare a plantelor sunt selecția și hibridizarea. Selecția necesită prezența eterogenității, adică diferențe, diversitate în grupul de indivizi utilizat. În caz contrar, selecția nu are sens, va fi ineficientă.De aceea, hibridizarea este efectuată mai întâi și apoi, după apariția divizării, selecția.

Dacă crescătorului îi lipsește diversitatea naturală a trăsăturilor, fondul genetic existent, el folosește mutageneza artificială (obține mutații genice, cromozomiale sau genomice - poliploide), pentru a manipula gene individuale - inginerie genetică și pentru a accelera procesul de selecție - celular. Cu toate acestea, hibridizarea și selecția au fost și rămân metode clasice de reproducere.

Există două forme principale de selecție artificială: în masă și individuală.

Selecția în masă este selecția unui întreg grup de indivizi cu trăsături valoroase. Mai des este folosit atunci când se lucrează cu plante polenizate încrucișate. În acest caz, soiul nu este homozigot. Aceasta este o varietate de populație cu heterozigozitate complexă pentru multe gene, care îi conferă plasticitate în condiții de mediu dificile și posibilitatea de a manifesta un efect heterotic. Principalul avantaj al metodei este că permite relativ rapid și fără prea mult efort îmbunătățirea soiurilor locale, iar dezavantajul este că condiționalitatea ereditară a trăsăturilor selectate nu poate fi controlată, motiv pentru care rezultatele selecției sunt adesea instabile.

O încrucișare în care formele parentale diferă doar într-o pereche de trăsături alternative se numește monohibrid. Mendel, înainte de a încrucișa diferite forme de mazăre, și-a efectuat autopolenizarea. Când a încrucișat mazărea cu flori albe cu aceleași cu flori albe, el a primit numai mazăre cu flori albe în toate generațiile următoare. O situație similară a fost observată și în cazul florilor violete. Când mazărea cu flori violete a fost încrucișată cu plante cu flori albe, toți hibrizii din prima generație P1 au avut flori violete, dar când s-au autopolenizat printre hibrizii din a doua generație P2, pe lângă plantele cu flori violet (trei părți), au apărut plante cu flori albe (o parte).

Încrucișarea, în care formele parentale diferă în două perechi de trăsături alternative (în două perechi de alele), se numește dihibridă.

Prin încrucișarea formelor parentale homozigote cu semințe galbene cu suprafața netedă și semințe verzi cu suprafața încrețită, Mendel a obținut toate plantele cu semințe galbene netede și a concluzionat că aceste trăsături sunt dominante. În a doua generație după autopolenizarea hibrizilor P1, el a observat următoarea scindare: 315 galben neted, 101 galben șifonat, 108 verde neted și 32 verzi încrețit. Folosind alte forme parentale homozigote (încrețite galbene și netede verde), Mendel a obținut rezultate similare atât în ​​prima cât și în a doua generație de hibrizi, adică împărțirea în a doua generație într-un raport de 9: 3: 3: 1.

Cu selecția individuală, descendenții sunt obținuți din fiecare plantă separat, cu controlul obligatoriu al moștenirii trăsăturilor de interes. Se folosește la autopolenizatoare (grâu, orz). Rezultatul selecției individuale este o creștere a numărului de homozigoți. Acest lucru se datorează faptului că în timpul autopolenizării homozigoților se vor forma doar homozigoți, iar jumătate dintre descendenții heterozigoților autopolenizați vor fi, de asemenea, homozigoți. Cu selecția individuală, se formează linii curate. Liniile pure sunt un grup de indivizi care sunt descendenți ai unui individ homozigot auto-polenizat. Au cel mai înalt grad de homozigozitate. Cu toate acestea, practic nu există indivizi absolut homozigoți, deoarece are loc continuu un proces de mutație care încalcă homozigoitatea. În plus, chiar și cei mai stricti autopolenizatori pot uneori să polenizeze încrucișat. Acest lucru le crește adaptabilitatea la condiții și supraviețuirea, deoarece persoanele cu selecție artificială acționează și asupra tuturor formelor organice.

Selecția naturală joacă un rol important în reproducere, deoarece atunci când se efectuează selecția artificială, crescătorul nu poate evita ca materialul de reproducție să nu fie expus condițiilor de mediu. Mai mult decât atât, crescătorii implică adesea selecția naturală pentru a selecta formele care sunt cele mai adaptate condițiilor de creștere - umiditate, temperatură, rezistență la dăunători și boli naturali.

Întrucât una dintre metodele de ameliorare este hibridizarea, alegerea tipului de încrucișări joacă un rol important, adică. sistem de trecere.

Sistemele de încrucișare pot fi împărțite în două tipuri principale: strâns înrudite (consangvinizare - reproducție în sine) și încrucișarea între forme neînrudite (outbreeding - reproducție neînrudită). Dacă autopolenizarea forțată duce la homozigotizare, atunci încrucișările neînrudite duc la heterozigotizarea descendenților din aceste încrucișări.

Consangvinizarea, adică auto-polenizarea forțată a formelor de polenizare încrucișată, pe lângă gradul de homozgozitate care progresează cu fiecare generație, duce și la dezintegrarea, descompunerea formei originale într-un număr de linii pure. Astfel de linii pure vor avea o viabilitate redusă, care, aparent, este asociată cu trecerea de la încărcarea genetică la starea homozigotă a tuturor mutațiilor recesive, care în. sunt în mare parte nocive.

Liniile pure obținute ca urmare a consangvinizării au proprietăți diferite. Au simptome diferite în moduri diferite. În plus, gradul de scădere a viabilității este și el diferit. Dacă aceste linii pure sunt încrucișate între ele, atunci, de regulă, se observă efectul heterozei.

Heteroza este un fenomen de creștere a viabilității, productivității și fecundității hibrizilor din prima generație, depășind ambii părinți în acești parametri. Deja din a doua generație, efectul heterotic se estompează. Bazele genetice ale heterozei nu sunt interpretate fără ambiguitate, dar se presupune că heteroza este asociată cu un nivel ridicat de heterozigozitate la hibrizii de linii pure (hibrizi interlinii). Producția de material pur de porumb folosind așa-numita sterilitate masculină citoplasmatică a fost studiată pe larg și comercializată în SUA. Folosirea lui a eliminat necesitatea castrarii florilor, a îndepărtarii anterelor, deoarece florile masculine ale plantelor folosite ca femele erau sterile.

Diferitele linii pure au abilități combinaționale diferite, adică dau un nivel inegal de heteroză atunci când se încrucișează unele cu altele. Prin urmare, după ce a creat un număr mare de linii pure, cele mai bune combinații de încrucișări sunt determinate experimental, care sunt apoi utilizate în producție.

Hibridizarea la distanță este încrucișarea plantelor aparținând unor specii diferite. Hibrizii îndepărtați, de regulă, sunt sterili, ceea ce este asociat cu conținutul din genomul diferiților cromozomi care nu se conjugă în timpul meiozei. Ca rezultat, se formează gameți sterili. Pentru a elimina această cauză, în 1924, omul de știință sovietic G. D. Karpechenko a propus să folosească dublarea numărului de cromozomi la hibrizii îndepărtați, ceea ce duce la formarea de amphidiploizi.

În plus față de triticale, prin această metodă s-au obținut mulți hibrizi la distanță valoroși, în special hibrizi pereni de iarbă de grâu și canapea etc. În astfel de hibrizi, celulele conțin un set complet diploid de cromozomi ai unuia și celuilalt părinte, prin urmare cromozomii. ale fiecărui părinte se conjugă între ele și meioza decurge normal. Prin încrucișarea cu dublarea ulterioară a numărului de cromozomi de prun negru și prun cireș, a fost posibilă repetarea evoluției - pentru a produce o resinteză a speciilor de prun domestic.

O astfel de hibridizare face posibilă combinarea completă într-o singură specie nu numai a cromozomilor, ci și a proprietăților speciei originale. De exemplu, triticale combină multe dintre calitățile grâului (calități înalte de coacere) și secară (conținut ridicat de aminoacid esențial lizină, precum și capacitatea de a crește pe soluri nisipoase sărace).

Acesta este un exemplu de utilizare a poliploidiei, mai precis aloploidiei, în reproducere. Autopoliploidia este și mai utilizată. De exemplu, secara tetraploidă este cultivată în Belarus, au fost crescute varietăți de culturi de legume poliploide, hrișcă și sfeclă de zahăr. Toate aceste forme au un randament mai mare în comparație cu formele originale, conținut de zahăr (sfeclă), conținut de vitamine și alți nutrienți. Multe culturi sunt poliploide naturale (grâu, cartofi etc.).

Creșterea de noi soiuri de plante foarte productive joacă un rol important în creșterea productivității și asigurarea populației cu hrană. În multe țări ale lumii are loc o „revoluție verde” - o intensificare bruscă a producției agricole prin creșterea unor noi soiuri de plante de tip intensiv. La noi s-au obținut și soiuri valoroase din multe culturi agricole.

Folosind noi metode de ameliorare s-au obținut noi soiuri de plante. Astfel, academicianul N.V. Tsitsin a crescut grâuri perene prin hibridizarea la distanță a grâului cu iarba de grâu și poliploidizarea ulterioară. Soiuri promițătoare ale noii culturi de cereale triticale au fost obținute prin aceleași metode. Pentru selecția plantelor înmulțite vegetativ se folosesc mutații somatice (au fost folosite și de I.V. Michurin, dar el le-a numit variații de muguri). Multe metode ale lui I. V. Michurin au fost utilizate pe scară largă după înțelegerea lor genetică, deși unele dintre ele nu au fost dezvoltate teoretic. S-a obținut un mare succes în utilizarea rezultatelor creșterii mutaționale în ameliorarea de noi soiuri de cereale, bumbac și culturi furajere. Cu toate acestea, cea mai mare contribuție la toate soiurile cultivate a avut-o mostrele din colecția fondului genetic mondial de plante cultivate, colectate de N. I. Vavilov și studenții săi.

4. Cresterea animalelor, metode

Deși principiile de bază ale creșterii animalelor nu diferă semnificativ de principiile creșterii plantelor, ele au totuși o serie de trăsături caracteristice. Deci, la animale există doar reproducere sexuală, schimbarea generațiilor are loc rar (după câțiva ani), numărul de indivizi din urmași este mic. Influența modificatoare a factorilor de mediu este deosebit de pronunțată la aceștia, iar analiza genotipului este dificilă. Prin urmare, analiza totalității trăsăturilor externe caracteristice rasei capătă un rol important.

Domesticizarea animalelor a început probabil acum 10-12 mii de ani. A avut loc mai ales în aceleași zone în care se află centrele de diversitate și originea plantelor cultivate. Domesticarea a dus la o slăbire a efectului de stabilizare a selecției, care a crescut brusc nivelul de variabilitate și și-a extins gama. Prin urmare, domesticirea a fost imediat însoțită de selecție. Aparent, la început a fost o selecție inconștientă, adică selecția acelor indivizi care arătau mai bine, aveau o dispoziție mai pașnică etc. sau alte nevoi umane în condiții naturale și economice specifice. Experiența multor generații a făcut posibilă crearea unor metode și reguli pentru selecția și selecția reproducerii și formarea creșterii animalelor ca știință.

Tipurile de încrucișări și metodele de ameliorare au fost introduse în creșterea animalelor, adesea prin extrapolare din ameliorarea plantelor. Acest lucru s-a datorat faptului că introducerea cunoștințelor genetice în ameliorarea plantelor a început mult mai devreme decât în ​​creșterea animalelor din cauza costului ridicat al obiectelor animale, a numărului lor mai mic în familie etc. O astfel de extrapolare, efectuată fără a ține cont de specificul obiectului, a dat adesea rezultate negative.rezultate. Astfel, în special, metoda de consangvinizare a fost introdusă de la selecția plantelor autopolenizate până la selecția animalelor ca metodă principală, deși ulterior s-a stabilit că utilizarea sa pe scară largă a fost nerezonabilă, deoarece rasele de animale corespund mai degrabă soiurilor-populații de polenizatoare încrucișate. Rasele sunt complexe poliheterozigote complexe, genotipuri în cadrul cărora sunt date într-un anumit sistem. Prin urmare, principalul tip de încrucișări este consangvinizarea, deși consangvinizarea este folosită și în reproducere - consangvinizare între frați și surori sau între părinți și urmași. Deoarece consangvinizarea duce la homozigozitate, slăbește animalele, le reduce rezistența la condițiile de mediu și crește incidența. Cu toate acestea, atunci când reproduc noi rase, devine adesea necesară consangvinizarea pentru a fixa trăsăturile caracteristice valoroase din punct de vedere economic în rasă, pentru a preveni „dizolvarea” lor și pentru a netezi încrucișările neînrudite. Uneori se practică chiar și de mai multe generații pentru a obține o trăsătură importantă în forma sa pură, iar apoi se folosește neapărat încrucișarea și se cresc descendenți heterotici. Încrucișarea neînrudită în cadrul unei rase și chiar între rase conduce la menținerea și sporirea calităților valoroase ale rasei, dacă o astfel de încrucișare este însoțită de selecția trăsăturilor caracteristice.

Un bun exemplu de încrucișare poate fi rasa extrem de productivă de porc ucrainean de stepă albă, crescută de academicianul M.F. Ivanov, prin încrucișarea porcilor ucraineni de origine locală cu engleză albă foarte productivă (în prima etapă). Apoi s-a folosit încrucișări repetate, mai multe generații de consangvinizare, care au dat naștere la mai multe linii pure selectate care s-au încrucișat între ele. Astfel, acordând atenția cuvenită selecției producătorilor inițiali, calității acestora, combinând consangvinizarea, consangvinizarea și utilizarea unei selecții stricte a descendenților în funcție de caracteristicile necesare, crescătorul își realizează ideea, planurile sale, ideea sa despre rasă.

Principalele metode de analiză a trăsăturilor ereditare valoroase din punct de vedere economic la animalele de reproducție sunt analiza exteriorului și evaluarea puilor. Pentru a dezvolta o nouă rasă de animale care are un complex de trăsături valoroase în conformitate cu planul crescătorului și cu cerințele de producție, selecția corectă și evaluarea calității producătorilor inițiali sunt de mare importanță. Evaluarea se face în primul rând pe exterior, adică pe fenotip. Exteriorul este înțeles ca întregul ansamblu de forme și semne exterioare ale animalelor, inclusiv fizicul lor, raportul dintre părțile corpului animalului și chiar culoarea și prezența propriei „etichete” exterioare pentru fiecare rasă. În același timp, pentru un crescător cu experiență, semnele nesemnificative de interes nu sunt de interes, le aleg pe cele principale. Dar, în același timp, prin examinarea relațiilor corelative dintre trăsături, este posibil, prin manifestări fenotipice pur externe, nesemnificative, să se urmărească moștenirea unor trăsături greu de controlat, valoroase din punct de vedere economic asociate acestora.

Deoarece selecția tarilor este într-un anumit sens un factor decisiv, pentru a evita greșelile, crescătorii folosesc adesea un fel de experiment preliminar de „împușcare”, a cărui esență este evaluarea tarilor de către descendenți, ceea ce este deosebit de important atunci când se evaluează trăsăturile. care nu apar la bărbați. Pentru evaluare, tarii masculi sunt încrucișați cu mai multe femele, se determină productivitatea și alte calități ale puilor. Pentru a evalua calitatea eredității, de exemplu, tauri pentru grăsime de lapte, cocoși pentru producția de ouă etc., trăsăturile urmașilor obținute sunt comparate cu rasa medie și trăsăturile materne.

Hibridizarea la distanță a animalelor domestice este mai puțin productivă decât la plante, deoarece este imposibil să depășiți sterilitatea hibrizilor îndepărtați dacă se manifestă. Adevărat, în unele cazuri, hibridizarea la distanță a speciilor cu seturi de cromozomi înrudite nu duce la perturbarea meiozei, ci duce la fuziunea normală a gameților și la dezvoltarea embrionilor la hibrizi îndepărtați, ceea ce a făcut posibilă obținerea unor rase valoroase care combină caracteristicile utile. a ambelor specii utilizate în hibridizare. De exemplu, s-au obținut rase de merinos cu lână fină, care, ca și argali, pot folosi pășuni montane înalte care sunt inaccesibile pentru merinos cu lână fină. Încercări finalizate cu succes de a îmbunătăți rasele de vite locale prin încrucișarea cu zebu și iac.

Trebuie remarcat faptul că nu este întotdeauna necesar să se obțină descendenți fertili din hibridizarea la distanță. Uneori, hibrizii sterili sunt de asemenea utili, deoarece, de exemplu, catârii au fost folosiți de secole - hibrizi sterili de cal și măgar, care se disting prin rezistență și durabilitate.

Selectarea microorganismelor, metode

Microorganismele includ, în primul rând, procariotele (bacterii, actinomicete, micoplasme etc.) și eucariote unicelulare - protozoare, drojdie etc. Din cele peste 100 de mii de specii de microorganisme cunoscute în natură, câteva sute sunt deja folosite în activitatea economică umană. , iar numărul este în creștere. Un salt calitativ în utilizarea lor s-a produs în ultimii 20-30 de ani, când au fost stabilite numeroase mecanisme genetice de reglare a proceselor biochimice care au loc în celulele microorganismelor.

Microorganismele joacă un rol extrem de important în biosferă și în viața umană. Multe dintre ele produc zeci de tipuri de substanțe organice - aminoacizi, proteine, antibiotice, vitamine, lipide, acizi nucleici, enzime, pigmenți, zaharuri etc., utilizate pe scară largă în diverse domenii ale industriei și medicinei. Asemenea ramuri ale industriei alimentare precum panificația, producția de alcool, unii acizi organici, vinificația și multe altele se bazează pe activitatea microorganismelor.

Industria microbiologică impune cerințe stricte producătorilor de diferiți compuși care sunt importanți pentru tehnologia de producție: creștere accelerată, utilizarea substraturilor ieftine pentru activitatea vitală și rezistența la infecția cu microorganisme. Baza științifică a acestei industrii este capacitatea de a crea microorganisme cu proprietăți genetice noi, predeterminate și capacitatea de a le folosi la scară industrială.

Selecția de microorganisme (spre deosebire de selecția de plante și animale) are o serie de caracteristici:

crescătorul are o cantitate nelimitată de material cu care să lucreze - în câteva zile, miliarde de celule pot fi cultivate în vase Petri sau eprubete pe medii nutritive;

utilizarea mai eficientă a procesului de mutație, deoarece genomul microorganismelor este haploid, ceea ce face posibilă detectarea oricăror mutații deja în prima generație;

organizarea genomului bacterian este mai simplă: există mai puține gene în genom, iar reglarea genetică a interacțiunii genelor este mai puțin complexă.

Aceste caracteristici își lasă amprenta asupra metodelor de selecție a microorganismelor, care în multe privințe diferă semnificativ de metodele de selecție a plantelor și animalelor. De exemplu, în selecția microorganismelor, se folosește de obicei capacitatea lor naturală de a sintetiza orice compuși utili oamenilor (aminoacizi, vitamine, enzime etc.). În cazul utilizării metodelor de inginerie genetică, este posibil să forțați bacteriile și alte microorganisme să producă acești compuși, a căror sinteză în condiții naturale nu a fost niciodată inerentă acestora (de exemplu, hormoni umani și animale, compuși biologic activi).

Microorganismele naturale, de regulă, au o productivitate scăzută a acelor substanțe care sunt de interes pentru crescător. Pentru utilizarea în industria microbiologică, sunt necesare tulpini foarte productive, care sunt create prin diferite metode de reproducere, inclusiv selecția dintre microorganisme naturale.

Selecția tulpinilor foarte productive este precedată de munca selectivă a crescătorului cu materialul genetic al microorganismelor originale. În special, sunt utilizate pe scară largă diferite metode de recombinare a genelor: conjugare, transducție, transformare și alte procese genetice. De exemplu, conjugarea (schimbul de material genetic între bacterii) a făcut posibilă crearea unei tulpini capabile să utilizeze hidrocarburi uleioase. Adesea se recurge la transducție (transferul unei gene de la o bacterie la alta, prin intermediul bacteriofagelor), la transformare (transferul ADN izolat de la o celulă la alta) și la amplificare (creșterea numărului de copii ale genei dorite).

Astfel, la multe microorganisme, genele pentru biosinteza antibioticelor sau regulatorii acestora sunt localizate în plasmidă, și nu în cromozomul principal. Prin urmare, o creștere a numărului acestor plasmide prin amplificare poate crește semnificativ producția de antibiotice.

Cea mai importantă etapă în munca de reproducere este inducerea mutațiilor. Obținerea experimentală a mutațiilor deschide perspective aproape nelimitate pentru crearea materialului inițial în reproducere. Probabilitatea (frecvența) mutațiilor la microorganisme (10-10 - 10-6) este mai mică decât la toate celelalte organisme (10-6 -10-4). Dar probabilitatea de a izola mutațiile acestei gene în bacterii este mult mai mare decât în ​​plante și animale, deoarece este destul de simplu și rapid să se obțină descendenți de milioane de microorganisme.

Pentru a izola mutațiile, se folosesc medii selective, pe care mutanții pot crește, dar indivizii parentali originali de tip sălbatic mor. Selecția se realizează și în funcție de culoarea și forma coloniilor, rata de creștere a mutanților și a formelor sălbatice etc.

Selecția pentru productivitate (de exemplu, producătorii de antibiotice) se efectuează în funcție de gradul de antagonism și inhibarea creșterii unei tulpini sensibile. Pentru aceasta, tulpina producătoare este însămânțată pe „gazonul” unei culturi sensibile. Mărimea spotului, unde nu există o creștere a unei tulpini sensibile în jurul coloniei tulpinii producătoare, este utilizată pentru a aprecia gradul de activitate (în acest caz, antibiotic). Desigur, cele mai productive colonii sunt selectate pentru reproducere. Ca urmare a selecției, productivitatea producătorilor poate fi crescută de sute până la mii de ori. De exemplu, prin combinarea mutagenezei și selecției în lucrul cu ciuperca Penicillium, randamentul penicilinei antibiotice a fost crescut de aproximativ 10.000 de ori în comparație cu tulpina sălbatică originală.

Rolul microorganismelor în microbiologic, industria alimentară, agricultură și alte domenii cu greu poate fi supraestimat. Este deosebit de important de menționat că multe microorganisme folosesc deșeuri industriale, produse petroliere pentru a produce produse valoroase și, prin urmare, le distrug, protejând mediul înconjurător de poluare.

5.Biotehnologie, inginerie genetică și celulară

Biotehnologia este producerea conștientă a produselor și materialelor necesare omului cu ajutorul organismelor vii și al proceselor biologice.

Din timpuri imemoriale, biotehnologia a fost folosită mai ales în industria alimentară și ușoară: în vinificație, panificație, fermentarea produselor lactate, în prelucrarea inului și a pielii pe baza utilizării microorganismelor. În ultimele decenii, posibilitățile biotehnologiei s-au extins enorm. Acest lucru se datorează faptului că metodele sale sunt mai profitabile decât cele convenționale din simplul motiv că în organismele vii, reacțiile biochimice catalizate de enzime se desfășoară în condiții optime (temperatură și presiune), sunt mai productive, mai ecologice și nu necesită substanțe chimice. care otrăvesc mediul înconjurător.

Obiectele biotehnologiei sunt numeroși reprezentanți ai grupurilor de organisme vii - microorganisme (viruși, bacterii, protozoare, ciuperci de drojdie), plante, animale, precum și celule izolate și componente subcelulare (organele) și chiar enzime. Biotehnologia se bazează pe procesele fiziologice și biochimice care au loc în sistemele vii, care au ca rezultat eliberarea de energie, sinteza și descompunerea produselor metabolice, formarea componentelor chimice și structurale ale celulei.

Direcția principală a biotehnologiei este producerea de compuși biologic activi (enzime, vitamine, hormoni), medicamente (antibiotice, vaccinuri, seruri, anticorpi foarte specifici etc.), precum și compuși valoroși (aditivi pentru hrana animalelor, de exemplu, aminoacizi esențiali). acizi, proteine ​​furajere etc.). Metodele de inginerie genetică au făcut posibilă sintetizarea în cantități industriale a unor hormoni precum insulina și somatotropina (hormonul de creștere), care sunt necesari pentru tratamentul bolilor genetice umane.

Unul dintre cele mai importante domenii ale biotehnologiei moderne este și utilizarea metodelor biologice de combatere a poluării mediului (epurarea biologică a apelor uzate, sol poluat etc.).

Astfel, tulpinile bacteriene capabile să acumuleze uraniu, cupru și cobalt pot fi utilizate pe scară largă pentru a extrage metale din apele uzate. Alte bacterii din genurile Rhodococcus și Nocardia sunt folosite cu succes pentru emulsionarea și sorbția hidrocarburilor uleioase din mediul acvatic. Ele sunt capabile să separe fazele de apă și ulei, să concentreze uleiul și să purifice apele uzate de impuritățile petroliere. Prin asimilarea hidrocarburilor uleioase, astfel de microorganisme le transformă în proteine, vitamine B și caroteni.

Unele dintre tulpinile de halobacterii au fost folosite cu succes pentru a elimina păcurul de pe plajele cu nisip. Au fost, de asemenea, obținute tulpini modificate genetic care sunt capabile să despartă octanul, camforul, naftalina, xilenul și să utilizeze eficient petrolul brut.

Utilizarea metodelor biotehnologice pentru a proteja plantele de dăunători și boli este de mare importanță.

Biotehnologia pătrunde în industria grea, unde microorganismele sunt folosite pentru extragerea, transformarea și procesarea resurselor naturale. Deja în antichitate, primii metalurgiști obțineau fier din minereurile de mlaștină produse de bacteriile de fier, care sunt capabile să concentreze fierul. Acum au fost dezvoltate metode pentru concentrarea bacteriană a unui număr de alte metale prețioase: mangan, zinc, cupru, crom, etc. Aceste metode sunt folosite pentru a dezvolta haldele din minele vechi și zăcăminte slabe în care metodele tradiționale de exploatare nu sunt viabile din punct de vedere economic.

Ingineria genetică este una dintre cele mai importante metode ale biotehnologiei. Ea implică crearea artificială intenționată a anumitor combinații de material genetic capabil să funcționeze normal într-o celulă, adică multiplicarea și controlul sintezei produselor finite. Există mai multe varietăți ale metodei de inginerie genetică, în funcție de nivelul și caracteristicile utilizării acesteia.

Ingineria genetică este utilizată în principal pe procariote și microorganisme, deși recent a început să fie aplicată la eucariotele superioare (de exemplu, plantele). Această metodă include izolarea genelor individuale din celule sau sinteza genelor în afara celulelor (de exemplu, pe baza ARN mesager sintetizat de o anumită genă), rearanjarea țintită, copierea și reproducerea genelor izolate sau sintetizate (clonarea genelor), precum și ca transferul si includerea lor in subiect sa se schimbe.genom. În acest fel, este posibil să se realizeze încorporarea de gene „străine” în celulele bacteriene și sinteza de către bacterii a unor compuși importanți pentru om. Datorită acestui fapt, a fost posibilă introducerea genei de sinteză a insulinei din genomul uman în genomul E. coli. Insulina sintetizata de bacterii este folosita pentru tratarea pacientilor cu diabet zaharat.

Dezvoltarea ingineriei genetice a devenit posibilă datorită descoperirii a două enzime - enzime de restricție care taie molecula de ADN în zone strict definite și ligaze care coase bucăți de diferite molecule de ADN. În plus, ingineria genetică se bazează pe descoperirea vectorilor, care sunt molecule scurte de ADN circulare care se reproduc independent în celulele bacteriene. Cu ajutorul enzimelor de restricție și ligazelor, gena necesară este inserată în vectori, realizându-se ulterior includerea acesteia în genomul celulei gazdă.

Ingineria celulară este o metodă de construire a unui nou tip de celulă bazată pe cultivarea, hibridizarea și reconstrucția acestora. Se bazează pe utilizarea metodelor de cultură celulară și tisulară. Există două domenii ale ingineriei celulare: 1) utilizarea celulelor cultivate pentru sinteza diverșilor compuși utili pentru om; 2) utilizarea celulelor cultivate pentru a obține plante regenerate din acestea.

Celulele vegetale în cultură sunt o sursă importantă de substanțe naturale cele mai valoroase, deoarece își păstrează capacitatea de a sintetiza propriile substanțe: alcaloizi, uleiuri esențiale, rășini și compuși biologic activi. Astfel, celulele de ginseng transferate în cultură continuă să sintetizeze, ca în compoziția unei plante întregi, materii prime medicinale valoroase. Mai mult, orice manipulări pot fi efectuate cu celule și genomul acestora în cultură. Folosind mutageneza indusă, este posibilă creșterea productivității tulpinilor de celule cultivate și realizarea hibridizării acestora (inclusiv hibridizarea la distanță) mult mai ușor și mai simplu decât la nivelul întregului organism. În plus, ele, precum și celulele procariote, pot fi modificate genetic.

Prin hibridizarea limfocitelor (celule care sintetizează anticorpi, dar cresc cu reticență și pentru o perioadă scurtă de timp în cultură) cu celule tumorale care au potențial nemurire și sunt capabile de creștere nelimitată într-un mediu artificial, una dintre cele mai importante sarcini ale biotehnologiei în stadiul actual. a fost rezolvată - celule hibridom capabile de sinteza nesfârșită de anticorpi foarte specifici de un anumit tip.

Astfel, ingineria celulară face posibilă proiectarea celulelor de un nou tip folosind procesul de mutație, hibridizare și, în plus, combinarea fragmentelor individuale ale diferitelor celule (nucleu, mitocondrii, plastide, citoplasmă, cromozomi etc.), celule de diferite tipuri. tipuri, legate nu numai de diferite genuri, familii, ci și de regate. Acest lucru facilitează rezolvarea multor probleme teoretice și are o importanță practică.

Ingineria celulară este utilizată pe scară largă în ameliorarea plantelor. Au fost crescuți hibrizi de roșii și cartofi, măr și cireșe. Plantele regenerate din astfel de celule cu ereditate alterată fac posibilă sintetizarea de noi forme, soiuri care au proprietăți utile și sunt rezistente la condițiile de mediu nefavorabile și la boli. Această metodă este, de asemenea, utilizată pe scară largă pentru „salvarea” soiurilor valoroase afectate de boli virale. Mai multe celule apicale care nu au fost încă infectate de virus sunt izolate din mugurii lor în cultură, iar plantele sănătoase sunt regenerate din acestea, mai întâi într-o eprubetă, apoi transplantate în sol și propagate.

Concluzie

Pentru a se asigura cu alimente și materii prime de bună calitate și, în același timp, pentru a nu conduce planeta la o catastrofă ecologică, omenirea trebuie să învețe cum să schimbe în mod eficient natura ereditară a organismelor vii. Prin urmare, nu este o coincidență că sarcina principală a crescătorilor din timpul nostru a devenit soluționarea problemei creării de noi forme de plante, animale și microorganisme care sunt bine adaptate la metodele industriale de producție, suportă stabil condițiile nefavorabile, utilizează eficient energia solară. și, cel mai important, permit obținerea de produse biologic pure fără poluare excesivă a mediului. Abordări fundamental noi pentru rezolvarea acestei probleme fundamentale sunt utilizarea ingineriei genetice și celulare în reproducere.

Biotehnologia rezolvă nu numai probleme specifice ale științei și producției. Are o sarcină metodologică mai globală - extinde și accelerează amploarea impactului uman asupra vieții sălbatice și contribuie la adaptarea sistemelor vii la condițiile existenței umane, adică la noosferă. Biotehnologia acționează astfel ca un factor puternic în evoluția adaptivă antropică.

Biotehnologia, ingineria genetică și ingineria celulară au perspective promițătoare. Odată cu apariția a tot mai mulți vectori noi, o persoană îi va folosi pentru a introduce genele necesare în celulele plantelor, animalelor și oamenilor. Acest lucru va scăpa treptat de multe boli ereditare umane, va forța celulele să sintetizeze medicamentele necesare și compușii biologic activi, iar apoi direct proteinele și aminoacizii esențiali care sunt consumați.

Bibliografie

1. Biologie. / N.P.Sokolova, I.I.Andreeva ş.a. - M.: Şcoala superioară, 1987. 304p.

2. Kolesnikov S.I. Ecologie. - Rostov-pe-Don: Phoenix, 2003. - 384 p.

3. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Biologie.- M.: Iris-press, 2005. 512p.

4. Petrov B.Yu. Biologie generală. - Sankt Petersburg: Chimie, 1999. - 420s

5. Petrov K.M. Interacțiunea dintre societate și natură: manual pentru universități. - Sankt Petersburg: Chimie, 1998. - 408 p.

postatpeallbest.ru

Documente similare

Creșterea ca știință despre metodele de a crea noi rase de animale, soiuri de plante, tulpini de microorganisme cu trăsături de care o persoană are nevoie. Caracteristici ale creșterii animalelor în stadiul actual, metode și principii utilizate, abordări, instrumente și scop.

prezentare, adaugat 25.01.2012


Informații generale și istoria reproducerii - știința metodelor pentru crearea de noi și îmbunătățirea raselor existente de animale, soiuri de plante, tulpini de microorganisme, cu proprietăți utile omului. Principiile de bază ale creșterii animalelor, câteva dintre caracteristicile sale.

prezentare, adaugat 09.06.2016


Crearea și îmbunătățirea soiurilor de plante cultivate și a raselor de animale domestice, aplicarea acestor metode în producția de plante (ameliorarea plantelor) și creșterea animalelor (creșterea animalelor). Soiuri de plante și rase de animale cu proprietăți biologice dorite.

prezentare, adaugat 25.10.2011


Tipuri de selecție și semnificația acesteia. Metode de selecție a microorganismelor și animalelor. Biotehnologie, inginerie genetică și celulară. Scopurile și obiectivele reproducerii ca știință. Procesul de domesticire a noilor specii de plante și animale pentru a satisface nevoile umane.

lucrare de termen, adăugată 09.10.2010


Creșterea ca știință a metodelor de creare a soiurilor de plante extrem de productive, a raselor de animale și a tulpinilor de microorganisme. Centrele de origine a plantelor cultivate. Legea seriei omoloage. mutageneza indusă. Poliploidie și hibridizare în reproducere.

prezentare, adaugat 12.09.2011


Știința de a reproduce noi forme de organisme vii și sarcinile de reproducere pentru a îmbunătăți calitatea produselor, soiurilor și raselor. Diversitatea genetică a plantelor, animalelor și distribuția lor geografică, heteroza și consangvinizarea, semnificația lor în natură și selecție.

prezentare, adaugat 17.09.2012


Creșterea ca știință de îmbunătățire a soiurilor existente și a creșterii noi de plante, rase de animale și tulpini de microorganisme cu proprietățile necesare unei persoane, scopurile și obiectivele acesteia, direcțiile de dezvoltare pentru astăzi. Sfere de utilizare a metodelor de selecție.

prezentare, adaugat 18.04.2013


Creșterea ca știință despre metodele de creare și îmbunătățire a raselor de animale, soiurilor de plante, tulpinilor de microorganisme, scopurile și obiectivele sale, metodele și tehnicile utilizate, realizările moderne. Conceptul și principiile hibridizării. Tipuri de selecție și semnificație a mutagenezei.

prezentare, adaugat 15.12.2015


Conceptul de selecție ca evoluție controlată de om. Creșterea de noi soiuri de plante și rase de animale pentru proprietățile umane ca sarcină principală a crescătorilor. Metode de selecție: selecție, hibridizare, mutageneză. Centrele de origine a plantelor cultivate.

prezentare, adaugat 23.02.2013


Modele de ereditate și variabilitate mutațională ca bază a teoriei selecției, sarcinile și metodele acesteia. Creșterea de noi rase de animale, soiuri de plante, microorganisme, ținând cont de legile evoluției, rolul mediului în dezvoltarea și formarea semnelor.

Selecţie - este știința de a crea noi și de a îmbunătăți rase existente de animale, soiuri de plante și tulpini de microorganisme. Baza teoretică a selecției este genetica.

Sarcini de selecție :

Creșterea productivității plantelor, animalelor și microorganismelor

În creșterea noilor rase, soiuri, tulpini

О Asigurarea producției maxime la costuri minime

Pentru a rezolva aceste probleme este necesar:

Cunoașterea tiparelor de moștenire a trăsăturilor

Studiul variabilitatii ereditare

Studiul variabilității modificării (influența mediului asupra dezvoltării trăsăturilor)

Studiul diversității varietale, a speciilor și generice a culturilor

Dezvoltarea de strategii și metode de selecție artificială

Rasele de animale, soiurile de plante și tulpinile de microorganisme sunt populații de organisme create artificial de om, cu un set caracteristic de trăsături fixate ereditar (productivitate). Tulpini - descendența unei celule, cultură pură, dar dintr-o celulă se pot obține diferite tulpini.

Adesea, plantele cultivate și animalele domestice nu pot trăi fără oameni, deoarece, în urma selecției, organismelor au fost inoculate cu trăsături care sunt benefice pentru om, dar dăunătoare organismelor înseși.

În Rusia, este considerat fondatorul selecției Nikolai Vavilov .

Instalat 8 centrele de origine a cultivat plante, deoarece în timpul expedițiilor le-a studiat diversitatea și strămoșii sălbatici în diferite locuri ale globului.

formulate legea seriei omoloage ereditate și variabilitate: speciile și genurile apropiate genetic sunt caracterizate de serii similare de variabilitate genetică. Știind ce forme de variabilitate se observă la o specie, se poate prevedea descoperirea unor forme similare la o specie înrudită. Acest lucru se datorează faptului că speciile înrudite au evoluat dintr-un strămoș comun prin selecție naturală. Adică, descendenții au moștenit de la el aproximativ același set de gene, iar mutațiile rezultate ar trebui să fie similare.

Legea se aplică plantelor și animalelor: albinism și lipsă de pene la păsări; albinism și lipsă de păr la mamifere. La plante, paralelismul se observă din punct de vedere al caracteristicilor: boabe goale și peliculoase, spic spinos și fără coadă.

Pentru reproducție și agricultură, acest lucru face posibilă găsirea la speciile înrudite o trăsătură caracteristică care este absentă la una, dar prezentă la altele. Medicina primește material pentru cercetarea sa, deoarece este posibil să se studieze bolile umane folosind animale cu boli omoloage. De exemplu, diabetul zaharat la șobolani, surditatea congenitală la șoareci, cataracta la câini etc.

Hibridizare

Procesul de obținere a hibrizilor se bazează pe combinarea materialului genetic al diferitelor celule și organisme. Hibrizii pot fi obținuți în timpul procesului sexual, prin combinarea celulelor somatice. Hibridare: interspecifică și intraspecifică (înrudite și neînrudite)

1) Consangvinizare - încrucișare strâns legată de organisme, cu strămoși comuni. Este tipic pentru plantele auto-polenizate și animalele hermafrodite.

Greu - încrucișarea rudelor apropiate: mamă și fiu, frate și soră

Soft - încrucișează organisme înrudite în 4 și generațiile următoare

Cu fiecare generație, homozigozitatea hibrizilor crește, și din moment ce mulți dăunători mutatii sunt în gene recesive, apar în stare homozigotă. Consecința consangvinizării este slăbirea și degenerarea descendenților. Prin consangvinizare, curata liniile , caracteristicile rare de dorit sunt remediate.

2) Outbreeding - încrucișări neînrudite de organisme, fără legături de familie pentru 6 generații anterioare. Aceasta este o încrucișare a reprezentanților aceleiași specii, dar linii, soiuri, rase diferite. Este folosit pentru a combina proprietățile valoroase ale diferitelor linii, pentru a crește viabilitatea liniilor de rasă sau soi, ceea ce ajută la prevenirea degenerării lor.

heteroza - un fenomen în care prima generație de hibrizi a crescut productivitatea și viabilitatea față de formele parentale.

Manifestarea completă a heterozei este observată numai în prima generație, deoarece majoritatea alelelor trec în starea heterozigotă. Apoi trec treptat în starea homozigotă și efectul heterozei slăbește. Este folosit în agricultură, deoarece liniile pure sunt întotdeauna menținute în ameliorarea plantelor. Heteroza plantelor poate fi reproductivă, somatică și adaptativă.

4) Hibridarea la distanță sau interspecifică - încrucișarea a doi indivizi de specii diferite. Este folosit pentru a combina calitățile valoroase ale indivizilor din diferite specii. Astfel s-au obținut hibrizi: grâu și iarbă de grâu, secară și grâu = triticale, cireș și cireș de pasăre = ceropadus, beluga și sterlet = bester, armăsar și măgar = bardo, dihor și nurcă = honorik, iepuri iepure și iepure = manșetă.

Oaia sălbatică argali și oaie merinos cu lână fină = archaromerinos

Iapă și măgar = catâr, rezistent, puternic, sterp, cu o durată lungă de viață și o vitalitate sporită.

Problema - infertilitate hibrizi interspecifici. Se întâmplă din cauza faptului că diferite specii au un număr și o structură diferită de cromozomi, prin urmare, conjugarea și procesul de divergență cromozomală în timpul meiozei sunt perturbate.

Este deosebit de dificil să depășiți infertilitatea la hibrizii animale. În 1924 Karpecenko a creat un hibrid de varză rar și pentru prima dată a depășit infertilitatea folosind metoda poliplodizare . A încrucișat ridiche și varză (2n-18; n-9 xp-m). Dar în timpul meiozei, cromozomii nu s-au conjugat și nu s-au dispersat, hibrizii erau sterili. Apoi, folosind colchicina, care blochează formarea microtubulilor fusi, Karpechenko a dublat setul de cromozomi de hibrizi la tetraploid (4 n -36, 2 n -18). Ca urmare, a devenit posibilă conjugarea, formarea gameților și restabilirea fertilității.

La animale, a devenit posibil să se obțină hibrizi folosind ingineria celulară.

Selecţie

Artificial selecţie - crearea de noi rase și soiuri prin conservarea și reproducerea sistematică a indivizilor cu anumite caracteristici. La început, selecția a fost efectuată inconștient: o persoană a efectuat-o de la începutul domesticirii animalelor. Selecția modernă se realizează în mod conștient, pe baza cunoștințelor selecției și geneticii, adică legile eredității și variabilității.

Bazele teoretice au fost prezentate de Charles Darwin. El a demonstrat că soiurile și rasele au un strămoș comun și nu sunt specii independente. Omul a format soiuri și rase în funcție de propriile interese, adesea în detrimentul viabilității animalelor.

- masa care vizează menținerea grupului. Este folosit în principal pentru microorganisme și plante cu polenizare încrucișată. Selecția se efectuează conform fenotip , astfel caracteristica dorită este din ce în ce mai dezvoltată.

- individual care vizează conservarea indivizilor. Se foloseste pentru plantele autopolenizate (obtinerea liniilor curate) si animale. Deoarece perioada de obținere a puilor la animale este destul de lungă, selecția se efectuează în funcție de genotip , pentru reproducere lăsați indivizi individuali.

Mutageneză

Mutageneza este producerea de mutații cu ajutorul agenților fizici și chimici. De exemplu metoda poliplodizare , al cărui efect se realizează prin expunerea la colchicină otrăvitoare, care distruge firele fusului de fisiune.

Caracteristici de selecție

1) Plante

Caracterizat prin reproducere sexuală și asexuată, se utilizează selecția în masă după fenotip. diferite forme de hibridizare. Poliploidia este folosită pentru a crește rezistența soiurilor și a depăși sterilitatea hibrizilor.

Michurin – metoda mentorului : efectul direcțional al plantei gazdă asupra proprietăților unui hibrid tânăr după altoire.

Caracteristicile creșterii animalelor

Animalele se reproduc numai sexual, ceea ce limitează foarte mult metodele de reproducere. Principalele metode sunt selecția individuală și diferitele forme de hibridizare. În agricultură se utilizează fenomenul de heteroză și însămânțarea artificială.

Astaurov - viermi de mătase prin poliplodizare.

Ivanov – Porc alb de stepă ucraineană prin hibridizare interspecifică

Caracteristici ale selecției microorganismelor

Genomul bacterian este haploid, reprezentat de o moleculă circulară de ADN, astfel încât orice mutații apar deja în prima generație. Cu toate acestea, o rată de reproducere foarte mare facilitează căutarea mutanților. Principalele metode sunt mutageneza artificială experimentală și selecția celor mai productive tulpini. Astfel, s-a obținut o tulpină a ciupercii penicillium, a cărei productivitate a fost crescută de mai multe ori.

Metode moderne de ameliorare complementare .

1. Inseminarea artificiala.

2. Super-ovulația hormonală.

3. Transferul de embrioni.

opiniile lui Darwin

Darwin a studiat metodele de reproducere a noilor rase și a stabilit etapele: crescătorul selectează indivizi cu trăsăturile de care are nevoie; primește urmași de la ei; selectează indivizi la care trăsătura dorită este exprimată mai bine. După câteva generații, trăsătura este fixată, devine stabilă, se formează o nouă rasă sau soi.
Astfel, selecția se bazează pe următorii factori:

1. Diversitatea inițială a unui individ, adică variabilitatea lor naturală.

2. Transferabilitatea trăsăturilor prin moștenire.

3. Selecția artificială.

Completați o cerere de pregătire pentru examenul de biologie sau chimie

Forma scurtă de feedback

Lucru– biologie

Clasă- 9 „A” și „B”

Durată- 40 de minute

Profesor - Jelovnikova Oksana Viktorovna

Subiectul lecției: „Bazele genetice ale selecției organismelor”

Forma procesului educațional: lectie tare.

Tip de lecție: o lecție de comunicare a noilor cunoștințe.

Ţintă: Să se familiarizeze cu bazele genetice ale selecției organismelor.

Obiectivele lecției:

1. extinde cunoștințele despre selecția organismelor ca știință;

2. introduceți un scurt istoric al selecției;

3. aprofundarea cunoștințelor despre varietatea, rasa și tulpina organismelor;

4. să formeze cunoștințe despre principalele metode de selecție a organismelor;

5. dezvăluie rolul fundamental al modelelor genetice și al legilor pentru practica de reproducere.

Dotare: Manual de prezentare TIC „Fundamentals of selection” editat de I.N. Ponomareva,

revista „Biologie la școală” nr. 1-1998, tabele „Metode de ameliorare a plantelor”, „Metode de creștere a animalelor”, manechine de hibrizi de culturi pomicole.

În timpul orelor.

1.Actualizarea cunoștințelor studenților:

Ce rol au jucat proprietățile generale ale tuturor organismelor - ereditatea și variabilitatea - în dezvoltarea selecției?

Care este esența legilor genetice și care este rolul lor în selecție?

2. Studierea materialelor noi

Povestea profesorului este însoțită de o prezentare

slide 1 Plantele de cultură și animalele domestice s-au format în perioada preistorică. Cultivarea plantelor și domesticirea animalelor le-au oferit oamenilor atât hrană, cât și îmbrăcăminte. Primele încercări de domesticire a animalelor și de cultivare a plantelor datează din mileniul 20-30 î.Hr. În Asia Centrală, Transcaucazia, sudul Rusiei, grâul era cunoscut în epoca de piatră. La începutul mileniului al VII-lea î.Hr. în Kurdistanul muntos (Irak) au cultivat grâu - einkorn sălbatic. În mileniul al X-lea î.Hr. a început să cultive multe plante și să domesticească animale.

Animalele domestice și plantele cultivate provin din strămoși sălbatici.

Omul în zorii formării sale a îmblânzit animalele de care avea nevoie.

Întrebare pentru clasă: Ce animale au fost îmblânzite de oameni?

pui bancar (pui) argali (oaie) lup (câine)

Un om a strâns semințe de plante utile și le-a semănat lângă locuința sa, a cultivat pământul și a ales cele mai mari semințe pentru noi culturi.

Selecția pe termen lung a plantelor și animalelor a contribuit la apariția unor forme culturale cu proprietăți speciale necesare omului.

Cu toate acestea, rolul principal în evoluția plantelor de cultură și a animalelor domestice revine mutațiilor, selecției și selecției.

Profesor: Ce intelegi prin selectie?

Selecție (lat. „selectio” - selecție)

Copiii gândesc, răspund, apoi profesorul arată răspunsul corect. Slide numărul 2

Aceasta este o știință care studiază bazele biologice și metodele de creare și îmbunătățire a raselor de animale, a soiurilor de plante și a tulpinilor de microorganisme.

Aceasta este o ramură a producției agricole angajată în creșterea practică a noilor soiuri și hibrizi de plante cultivate, rase de animale și tulpini de microorganisme cu proprietățile necesare omului.

Profesor: Vă rugăm să denumiți sarcinile de selecție. ( raspund elevii)

diapozitivul numărul 3

1.creșterea randamentului soiurilor de plante, a productivității raselor de animale,

tulpini de microorganisme.

2. Crearea de soiuri si rase rezistente la boli si conditii climatice.

3. obținerea de soiuri, rase și tulpini adecvate pentru cultivarea și creșterea mecanizată sau industrială.

În prezent, având în vedere creșterea populației mondiale, este necesară o producție mai largă de produse agricole. Rolul decisiv în rezolvarea acestei probleme globale pentru întreaga lume este atribuit selecției de plante, animale, microorganisme.

3. Minutul de educație fizică.

1.exerciții pentru coloana vertebrală

2.exerciții pentru ochi.

slide 4 RASĂ, VARIETATE, TULINA - acestea sunt populații obținute artificial de animale, plante, ciuperci și bacterii cu trăsături necesare omului.

slide 5 BAZA TEORETICĂ A SELECȚIEI – genetică. Genetica este studiul eredității și variației. Proprietățile organismelor vii sunt determinate de GENOTIPUL lor, supus variabilității, astfel că dezvoltarea selecției se bazează pe legile geneticii.

slide 6 METODE GENERALE DE SELECȚIE SELECȚIE ARTIFICIALĂ. HIBRIDIZARE. MUTAGENEZA. POLIPLOIDIE.

Slide 7 SELECȚIA ARTIFICIALĂ este alegerea de către o persoană a celor mai valoroase pentru el indivizi de animale și plante dintr-o anumită specie, rasă sau soi pentru a obține descendenți de la aceștia cu proprietăți dezirabile. Ch. Darwin a pus bazele teoretice ale acestei metode, a identificat doua domenii: INCONSTIENT si METODOLOGIC (CONSTIENT)

Slide 8 Selecție artificială pentru trăsăturile individuale de interes pentru o persoană. Selecția inconștientă a fost efectuată din cele mai vechi timpuri: conform semnelor externe, cele mai bune sunt selectate și propagate. Artificial metodic. Selecția este crearea intenționată de noi forme de plante și animale cultivate folosind metode de reproducere și diverse tehnologii.

Slide 9 Hibridizarea este procesul de creare a hibrizilor din două organisme părinte care diferă ca genotip și se reproduc sexual.

Slide 10 HIBRIDARE Intraspecifică (în cadrul aceleiași specii între indivizi de forme diferite.) Interspecifică, sau îndepărtată (între indivizi de specii diferite)

diapozitivul 11 HETEROZA Fenomenul de superioritate a primei generatii de hibrizi asupra ambelor forme parentale in mai multe moduri se numeste PUTEREA HIBRIDA sau HETEROZA. - productivitate mai mare în zootehnie - productivitate mai mare în producția vegetală. - la încrucișarea hibrizilor F 1, efectul heterozei slăbește și dispare. - hibrizii obținuți prin hibridizare la distanță sunt adesea infertili (catârul este un hibrid al unui cal cu un măgar).

slide 12 MUTAGENEZA este procesul de producere a unor modificari ereditare (mutatii) sub influenta unor factori fizici si chimici.(mutageni) MUTAȚII - naturale (spontane) - - artificiale (induse)

diapozitivul 13 MUTAGENEZA Unele mutații îmbunătățesc proprietățile unui organism, se dovedesc a fi interesante și benefice pentru oameni și sunt folosite în reproducere.

Slide 14 POLIPLOIDIE - o modificare ereditară în care setul haploid de cromozomi crește de multe ori.Apare ca urmare a unei încălcări a divergenței cromozomilor în mitoză sau meioză sub influența factorilor de mediu. - ionizare.- temperaturi scăzute. -substanțe chimice.

diapozitivul 15 POLIPLOIDIE Dimensiuni mari Rezistent la conditii nefavorabile. Conținutul multor substanțe valoroase pentru oameni a fost crescut. Folosit în ameliorarea plantelor.

Lucru independent cu manualul(completând tabelul)

Metode de selecție

			Utilizare în reproducere
			plantelor		animalelor
	legate de (outbreeding)	intraspecie, interspecie, încrucișarea, conducând la heteroză pentru a deveni heterozigot populatii cu mare productivitate		Încrucișarea raselor îndepărtate, caracteristici diferite, pentru a deveni heterozigot populaţiile şi heteroza. Progeniturile pot fi infertile
	strans legate (endogamie)	autopolenizare polenizare încrucișată plante de artificial creând linii curate		Trecerea între rude apropiate pentru a deveni homozigot curata liniile cu trăsături dezirabile
Artificial selecţie	masa	Se aplică la polenizarea încrucișată plantelor		Nu se aplică
	individual	Se aplică la plante autopolenizate liniile curate ies în evidență urmașul unuia individ autopolenizat		Se aplică o selecție riguroasă pentru valoare economică, rezistență, exterior
Selecţie	experimental obţinerea de poliploizi	Obișnuit să obțină forme mai productive și mai productive de poliploide		Nu se aplică
	Experimental mutageneza	Este folosit pentru a obține materialul sursă pentru selecția celor mai mari plante si microorganisme

5. Reflecţie Deci, să rezumam:

1. Ce studiază selecția?

2. Ce este un soi, o rasă, o tulpină?

3. Următoarea noastră sarcină este să ne amintim principalele metode de selecție.

selecție artificială(inconștient, conștient)

Hibridizare(intraspecific, interspecific)

Mutageneză(mutații naturale și artificiale)

poliploidie

6. Teme pentru acasă: §27, termeni p. 109 întrebările 1, 2, 3 oral.

1. Structura reproducerii moderne

2. Teoria procesului de selecție

3. Selecția artificială

4. Istoria reproducerii în Rusia

5. Creșterea privată a plantelor, animalelor și microorganismelor

1. Structura reproducerii moderne

Selecție (din latină selectio, seligere - selecție) este știința metodelor de creare a soiurilor de plante, a raselor de animale și a tulpinilor de microorganisme extrem de productive.

Selecție modernă - Aceasta este o zonă vastă a activității umane, care este o fuziune a diferitelor ramuri ale științei, producția agricolă și prelucrarea sa complexă.

În cursul selecției, au loc transformări ereditare stabile ale diferitelor grupuri de organisme. Conform expresiei figurate a lui N.I. Vavilov, „... selecția este o evoluție dirijată de voința omului”. Se știe că realizările selecției au fost utilizate pe scară largă de Charles Darwin în fundamentarea principalelor prevederi ale teoriei evoluționiste.

Selecția modernă se bazează pe realizările geneticii și stă la baza agriculturii și biotehnologiei eficiente, extrem de productive.

Sarcini ale reproducerii moderne

Crearea de noi și îmbunătățirea vechilor soiuri, rase și tulpini cu caracteristici utile din punct de vedere economic.

Crearea de sisteme biologice avansate tehnologic, extrem de productive, care profită la maximum de materiile prime și resursele energetice ale planetei.

Creșterea productivității raselor, soiurilor și tulpinilor pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp.

Îmbunătățirea calităților de consum ale produselor.

Reducerea ponderii subproduselor și procesării lor complexe.

Reducerea ponderii pierderilor cauzate de dăunători și boli.

Structura reproducerii moderne

Doctrina selecției moderne a fost compatriotul nostru remarcabil - agronom, botanist, geograf, călător, autoritate de renume mondial în domeniul geneticii, reproducerii, ameliorării plantelor, imunității plantelor, un organizator major al științei agricole și biologice din țara noastră - Nikolai Ivanovici Vavilov (1887-1943). Multe trăsături utile din punct de vedere economic sunt complexe genotipic, datorită acțiunii combinate a multor gene și complexe de gene. Este necesar să se identifice aceste gene, să se stabilească natura interacțiunii dintre ele, altfel selecția poate fi efectuată orbește. Prin urmare, N.I. Vavilov a susținut că genetica este baza teoretică a selecției.

N.I. Vavilov a evidențiat următoarele secțiuni de selecție:

1) doctrina soiului, speciei și potențialului generic originar;

2) doctrina variabilității ereditare (modele în variabilitate, doctrina mutațiilor);

3) doctrina rolului mediului în identificarea caracteristicilor varietale (influența factorilor individuali de mediu, doctrina etapelor de dezvoltare a plantelor în raport cu selecția);

4) teoria hibridizării atât în ​​cadrul formelor înrudite, cât și al speciilor îndepărtate;

5) teoria procesului de selecție (autopolenizatoare, polenizatoare încrucișate, plante cu înmulțire vegetativă și apogamă);

6) doctrina direcțiilor principale în munca de reproducere, cum ar fi selecția pentru imunitate, pentru proprietățile fiziologice (rezistență la frig, rezistență la secetă, fotoperiodism), selecția pentru calități tehnice, compoziția chimică;

7) creșterea privată a plantelor, animalelor și microorganismelor.

Învățăturile lui N.I. Vavilov despre centrele de origine ale plantelor cultivate

Doctrina materialului sursă este baza creșterii moderne. Materialul sursă servește ca sursă de variabilitate ereditară - baza selecției artificiale. N.I. Vavilov a stabilit că există zone pe Pământ cu un nivel deosebit de ridicat de diversitate genetică a plantelor cultivate și a identificat principalele centre de origine a plantelor cultivate (inițial, N.I. Vavilov a identificat 8 centre, dar apoi a redus numărul acestora la 7). Pentru fiecare centru au fost stabilite cele mai importante culturi agricole caracteristice acestuia.

1. centru tropical - include teritoriile Indiei tropicale, Indochinei, Chinei de Sud și insulelor din Asia de Sud-Est. Cel puțin un sfert din populația lumii trăiește încă în Asia tropicală. În trecut, populația relativă a acestui teritoriu era și mai semnificativă. Aproximativ o treime din plantele cultivate în prezent provine din acest centru. Este locul de naștere al unor plante precum orezul, trestia de zahăr, ceaiul, lămâia, portocala, banana, vinetele, precum și un număr mare de fructe și legume tropicale.

2. Centrul Asiei de Est - include părțile temperate și subtropicale ale Chinei Centrale și de Est, Coreea, Japonia și cea mai mare parte a cca. Taiwan. În acest teritoriu locuiește și aproximativ un sfert din populația lumii. Aproximativ 20% din flora culturală a lumii provine din Asia de Est. Acesta este locul de naștere al unor astfel de plante precum soia, meiul, curkii și multe alte culturi de legume și fructe.

3. Centrul Asiei de Sud-Vest - cuprinde teritoriile din Asia Mică muntoasă interioară (Anatolia), Iran, Afganistan, Asia Centrală și nord-vestul Indiei. Aici se învecinează și Caucazul, a cărei floră culturală, după cum au arătat studiile, este legată genetic de Asia de Vest. Patria grâului moale, secară, ovăz, orz, mazăre, pepeni.

Acest centru poate fi subdivizat în următoarele focare:

a) caucazian cu multe tipuri originale de grâu, secară și fructe. Pentru grâu și secară, așa cum arată studiile comparative, acesta este cel mai important obiectiv mondial al originii speciei lor;

b) Asia de Vest , inclusiv Asia Mică, Siria Interioară și Palestina, Transiordania, Iran, Afganistanul de Nord și Asia Centrală împreună cu Turkestanul chinez;

c) Nord-Vestul Indiei , care include, pe lângă Punjab și provinciile adiacente Indiei de Nord și Kashmir, și Balochistan și sudul Afganistanului.

Aproximativ 15% din flora culturală a lumii provine din acest teritoriu. Rudele sălbatice ale grâului, secară și diferitelor fructe europene sunt concentrate aici într-o diversitate excepțională de specii. Până în prezent, se poate urmări aici pentru multe specii o serie continuă de la formele cultivate la cele sălbatice, adică să se stabilească legături păstrate între formele sălbatice și cele cultivate.

4. Centrul Mediteranean - include țările situate pe malul Mării Mediterane. Acest centru geografic remarcabil, caracterizat în trecut de cele mai mari civilizații antice, a dat naștere la aproximativ 10% din speciile de plante cultivate. Printre acestea se numără grâu dur, varză, sfeclă, morcovi, in, struguri, măsline și multe alte culturi de legume și furaje.

5. Centrul abisinian . Numărul total de specii de plante cultivate înrudite la originea lor cu Abisinia nu depășește 4% din flora culturală a lumii. Abisinia se caracterizează printr-un număr de specii endemice și chiar genuri de plante cultivate. Printre acestea se numără arborele de cafea, pepenele verde, cerealele teff (Eragrostis abyssinica), planta de ulei de nuga (Guizolia ahyssinica), un fel special de banană.

În Lumea Nouă, a fost stabilită o localizare izbitor de strictă a celor două centre de speciație ale principalelor plante cultivate.

6. Centrul Americii Centrale, care acoperă o zonă vastă a Americii de Nord, inclusiv sudul Mexicului. În acest centru pot fi distinse trei centre:

a) Muntele din sudul Mexicului,

b) America Centrală,

c) Insula Indiei de Vest.

Aproximativ 8% din diferitele plante cultivate provin din centrul Americii Centrale, cum ar fi porumbul, floarea soarelui, bumbacul american cu capse lungi, cacao (arborele de ciocolată), o serie de fasole, dovleci, multe fructe (guayava, anone și avocado).

7. Centrul Andin, în America de Sud, limitată la creasta andină. Acesta este locul de naștere al cartofilor și al roșiilor. De aici provine arborele de china și tufa de coca.

După cum se poate observa din lista centrelor geografice, introducerea inițială a marii majorități a plantelor cultivate în cultură este asociată nu numai cu regiunile floristice care se disting prin floră bogată, ci și cu civilizațiile antice. Doar relativ puține plante au fost introduse în trecut în cultivare din flora sălbatică în afara principalelor centre geografice enumerate. Cele șapte centre geografice indicate corespund celor mai vechi culturi agricole. Centrul tropical din Asia de Sud este asociat cu o înaltă cultură antică indiană și indochineză. Ultimele săpături au arătat vechimea profundă a acestei culturi, sincronă cu Orientul Apropiat. Centrul din Asia de Est este asociat cu cultura antică chineză, iar centrul din Asia de Sud-Vest este asociat cu cultura antică din Iran, Asia Mică, Siria, Palestina și Asiro-Babilonia. Mediterana timp de multe milenii î.Hr. a concentrat culturile etruscă, elenă și egipteană. Cultura abisiniană particulară are rădăcini adânci, probabil coincizând în timp cu cultura egipteană antică. În cadrul Lumii Noi, centrul Americii Centrale este asociat cu marea cultură mayașă, care a atins un mare succes în știință și artă înainte de Columb. Centrul andin din America de Sud este combinat în dezvoltare cu remarcabilele civilizații pre-inca și inca.

N.I. Vavilov a evidențiat un grup de culturi secundare care provin din buruieni: secară, ovăz etc. N.I. Vavilov a constatat că „un punct important în evaluarea materialului pentru selecție este prezența în acesta a unei varietăți de forme ereditare”. N.I. Vavilov a distins următoarele grupuri de soiuri inițiale: soiuri locale, soiuri străine și soiuri din alte regiuni. La dezvoltarea teoriei introducerii (implementarii) a altor soiuri regionale și străine, „este necesar să se distingă centrele primare de morfogeneză de cele secundare”. De exemplu, în Spania, a fost găsit „un număr excepțional de mare de soiuri și specii de grâu”, dar acest lucru se datorează „atracției aici a multor specii din diferite focare”. N.I. Vavilov a acordat o mare importanță noilor forme hibride. Diversitatea genelor și genotipurilor în N.I. Vavilov a numit potențialul genetic al materialului sursă.

Dezvoltarea învățăturilor lui N.I. Vavilov despre centrele de origine ale plantelor cultivate.

Din păcate, multe idei ale lui N.I. Vavilov nu a fost apreciat corespunzător de contemporanii săi. Abia în a doua jumătate a secolului al XX-lea au fost înființate centre mari pentru conservarea fondului genetic al plantelor cultivate și a rudelor sălbatice ale acestora în Filipine, Mexic, Columbia și alte țări străine.

În a doua jumătate a secolului XX. au apărut noi date despre distribuţia plantelor cultivate. Ținând cont de aceste date, academicianul P.M. Jukovski a dezvoltat învățăturile lui N.I. Vavilov despre centrele de origine ale plantelor cultivate. El a creat teoria megacentrelor (centre genetice, sau genecentre), unind centrele primare și secundare de origine a plantelor cultivate, precum și unele dintre rudele lor sălbatice. În cartea sa „The World Plant Gene Pool for Breeding” (1970) P.M. Jukovski a identificat 12 megacentre: chineză-japoneză, indoneziană-indochineză, australiană, hindustaniană, central-asiatică, vest-asiatică, mediteraneană, africană, european-siberiană, mijloc-americană, sud-americană, nord-americană. Mega centrele enumerate acoperă regiuni geografice vaste (de exemplu, întregul teritoriu al Africii la sud de Sahara este atribuit Centrului African). În același timp, P.M. Jukovski a evidențiat 102 microgencentre, în care au fost găsite forme individuale de plante. De exemplu, mazărea dulce, o plantă ornamentală populară, găzduiește pr. Sicilia; forme unice de grâu provin din unele regiuni ale Georgiei, în special, grâul Zanduri, care este un complex supraspecific rezistent la multe boli fungice (în plus, printre aceste grâuri au fost găsite forme cu sterilitate masculină citoplasmatică).

Legea seriei omoloage

Sistematizarea doctrinei materialului sursă, N.I. Vavilov a formulat legea seriei omologice (1920):

1. Speciile și genurile apropiate genetic se caracterizează prin serii similare de variabilitate ereditară cu o asemenea regularitate încât, cunoscând numărul de forme din cadrul unei specii, se poate prevedea apariția formelor paralele la alte specii și genuri. Cu cât genurile și speciile sunt localizate genetic mai aproape în sistemul general, cu atât mai completă este asemănarea în serie a variabilității lor.

2. Familiile întregi de plante se caracterizează în general printr-un anumit ciclu de variabilitate care trece prin toate genurile și speciile care alcătuiesc familia.

Conform acestei legi, speciile și genurile apropiate genetic au gene similare care dau o serie similară de alele multiple și variante de trăsături.

Semnificația teoretică și practică a legii seriei omoloage:

N.I. Vavilov a făcut distincția clară între variabilitatea intraspecifică și interspecifică. În același timp, specia a fost considerată ca un sistem integral, stabilit istoric.

N.I. Vavilov a arătat că variabilitatea intraspecifică nu este nelimitată și este supusă anumitor modele.

Legea seriei omoloage este un ghid pentru crescători pentru a prezice posibilele variații ale trăsăturilor.

N. I. Vavilov a fost primul care a efectuat o căutare țintită a alelelor rare sau mutante în populațiile naturale și populațiile de plante cultivate. În zilele noastre, continuă căutarea alelelor mutante pentru a crește productivitatea tulpinilor, soiurilor și raselor.

Identificarea nivelului diversității biologice și conservarea acesteia

Pentru a găsi centrele de diversitate și bogăție a formelor de plante, N.I. Vavilov numeroase expediții, care pentru 1922 ... 1933. a vizitat 60 de țări ale lumii, precum și 140 de regiuni ale țării noastre.

Este important de subliniat că căutarea plantelor cultivate și a rudelor lor sălbatice nu a mers orbește, ca în majoritatea țărilor, inclusiv în Statele Unite, ci s-a bazat pe o teorie strictă strictă a centrelor de origine a plantelor cultivate dezvoltată de N.I. Vavilov. Dacă înaintea lui botaniștii-geografii căutau „în general” patria grâului, atunci Vavilov căuta centre de origine ale speciilor individuale, grupuri de specii de grâu în diferite regiuni ale globului. Totodată, a fost deosebit de importantă identificarea zonelor de răspândire naturală (gamii) a soiurilor acestei specii și determinarea centrului celei mai mari diversități a formelor sale (metoda botanico-geografică). Pentru a stabili distribuția geografică a soiurilor și raselor de plante cultivate și a rudelor sălbatice ale acestora, N.I. Vavilov a studiat centrele celei mai vechi culturi agricole, începutul căreia l-a văzut în regiunile muntoase din Etiopia, Asia de Vest și Centrală, China, India, în Anzii Americii de Sud și nu în văile largi ale râurilor mari - Nilul, Gangele, Tigrul și Eufratul, așa cum au susținut anterior oamenii de știință...

În urma expedițiilor, a fost adunat un fond valoros de resurse vegetale mondiale, numărând peste 250.000 de mostre. O colecție similară a fost creată în Statele Unite, dar a fost semnificativ inferioară colecției Vavilov atât în ​​ceea ce privește numărul de exemplare, cât și compoziția speciilor.

Probele de colectare recoltate sub îndrumarea N.I. Vavilov, au fost păstrate la Leningrad la Institutul All-Union of Plant Industry (VIR), creat de N.I. Vavilov în 1930, pe baza Institutului All-Union de Botanică Aplicată și Noi Culturi (fost Departamentul de Botanică Aplicată și Creștere, chiar mai devreme - Biroul de Botanică Aplicată). În timpul Marelui Război Patriotic, în timpul asediului Leningradului, angajații VIR erau de serviciu non-stop la colectarea semințelor de cereale. Mulți angajați VIR au murit de foame, dar s-au păstrat speciile neprețuite și bogăția varietală, din care crescătorii din întreaga lume încă mai extrag material pentru a crea noi soiuri și hibrizi.

În a doua jumătate a secolului al XX-lea, au fost organizate noi expediții de recoltare de probe pentru completarea colecției VIR; în prezent, această colecție cuprinde până la 300.000 de exemplare de plante aparținând la 1.740 de specii.

Pentru depozitarea materialului sursă într-o formă vie, se folosesc o varietate de plantații: pepiniere de colectare, plantații de colectare-uterine, uterine și industriale. Pentru conservarea probelor de colectare se folosesc o varietate de metode: depozitarea semințelor cu reînsămânțare periodică, păstrarea probelor congelate (butași, muguri), întreținerea culturilor de celule de țesut. În 1976, în Kuban a fost construită National Seed Vault pentru fondul genetic VIR, cu o capacitate de 400.000 de mostre. În această depozitare, semințele sunt depozitate la o temperatură strict definită, ceea ce le permite să mențină germinarea și să prevină acumularea de mutații, incl. la temperatura azotului lichid (–196 °C).

Studiul sistematic al resurselor vegetale mondiale ale celor mai importante plante cultivate a schimbat radical ideea compoziției varietale și a speciilor chiar și a unor culturi atât de bine studiate precum grâul, secara, porumbul, bumbacul, mazărea, inul și cartofii. Dintre speciile și numeroasele varietăți ale acestor plante cultivate aduse din expediții, aproape jumătate s-au dovedit a fi noi, necunoscute încă de știință. Cea mai bogată colecție colectată este atent studiată folosind cele mai moderne metode de selecție, genetică, biotehnologie, precum și cu ajutorul culturilor geografice.

Scăderea diversității genetice la nivel de populație este un semn al timpului nostru

Multe soiuri moderne de plante (leguminoase de cereale, arbore de cafea etc.) provin de la câțiva indivizi fondatori. Sute de rase de animale domestice sunt pe cale de dispariție. De exemplu, dezvoltarea agriculturii industriale a păsărilor a dus la o reducere drastică a compoziției rasei de găini în întreaga lume: doar 4 ... 6 din cele 600 de rase și soiuri cunoscute sunt cele mai utilizate. Aceeași situație este tipică pentru alte specii agricole. Un rol semnificativ în procesul de reducere a nivelului diversității îl joacă managementul economic irațional, care ignoră organizarea sistemică stabilită evolutiv atât a populațiilor naturale, cât și a celor agricole, subdiviziunea lor naturală în subpopulații diferite genetic. Idei N.I. Vavilov despre necesitatea identificării și păstrării diversității au fost dezvoltate în lucrările lui A.S. Serebrovsky, S.S. Chetverikov și alți oameni de știință domestici. Metodele de selecție care vizează conservarea diversității biologice vor fi discutate mai jos.

În prezent, materialele sursă pentru reproducere sunt:

Soiuri și rase cultivate și crescute în prezent.

Soiuri și rase care au ieșit din producție, dar au o mare valoare genetică și de ameliorare în anumiți parametri.

Soiuri locale și rase autohtone.

Rude sălbatice ale plantelor cultivate și animalelor domestice: specii, subspecii, ecotipuri, soiuri, forme.

Specii sălbatice de plante și animale, promițătoare pentru introducere în cultură și domesticire. Se știe că în prezent sunt cultivate doar 150 de specii de plante agricole și 20 de specii de animale domestice. Astfel, potențialul uriaș de specii al speciilor sălbatice rămâne neutilizat.

Linii genetice create experimental, hibrizi și mutanți obținuți artificial.

În zilele noastre, este general acceptat că atât materialul sursă local, cât și cel străin ar trebui să fie folosit ca material sursă. Materialul sursă trebuie să fie suficient de divers: cu cât este mai mare diversitatea sa, cu atât este mai mare posibilitatea de alegere. În același timp, materialul sursă ar trebui să fie cât mai aproape de imaginea (modelul) ideală a rezultatului selecției - soi, rasă, tulpină (vezi mai jos). În prezent, continuă căutarea alelelor mutante pentru a crește productivitatea soiurilor, raselor și tulpinilor.

mutageneza indusă.

Obținerea experimentală a mutațiilor la plante și microorganisme și utilizarea lor în ameliorare

Metodele eficiente pentru obținerea materiei prime sunt metodele mutageneza indusă – obţinerea artificială a mutaţiilor. Mutageneza indusă face posibilă obținerea de noi alele care nu pot fi găsite în natură. De exemplu, s-au obţinut astfel tulpini de microorganisme foarte productive (producători de antibiotice), soiuri pitice de plante cu precocitate crescută etc. Mutațiile obținute experimental în plante și microorganisme sunt utilizate ca material pentru selecția artificială. În acest fel s-au obţinut tulpini de microorganisme foarte productive (producători de antibiotice), soiuri pitice de plante cu precocitate crescută etc.

Pentru a obține mutații induse la plante, se folosesc mutageni fizici (radiații gamma, raze X și radiații ultraviolete) și supermutageni chimici special creați (de exemplu, N-metil-N-nitrozuree).

Doza de mutageni este selectată astfel încât nu mai mult de 30 ... 50% din obiectele tratate să moară. De exemplu, atunci când se utilizează radiații ionizante, o astfel de doză critică variază de la 1...3 la 10...15 și chiar 50...100 kiloroentgens. Când se folosesc mutageni chimici, se folosesc soluții apoase ale acestora cu o concentrație de 0,01 ... 0,2%; timp de procesare - de la 6 la 24 de ore sau mai mult.

Prelucrarea este supusă polenului, semințelor, răsadurilor, mugurilor, butașilor, bulbilor, tuberculilor și altor părți ale plantelor. Plantele crescute din semințe tratate (muguri, butași etc.) sunt desemnate M1 (prima generație mutantă). În M1, selecția este dificilă deoarece majoritatea mutațiilor sunt recesive și nu apar în fenotip. În plus, alături de mutații, sunt adesea întâlnite modificări nemoștenite: fenocopii, terate, morfoze.

Prin urmare, izolarea mutațiilor începe în M2 (a doua generație de mutanți), când apar cel puțin unele dintre mutațiile recesive, iar probabilitatea de conservare a modificărilor neereditare scade. În mod obișnuit, selecția continuă timp de 2-3 generații, deși în unele cazuri este nevoie de până la 5-7 generații pentru a elimina modificările nemoștenite (astfel de modificări neereditare care persistă timp de mai multe generații sunt numite modificări pe termen lung).

Formele mutante rezultate fie dau naștere în mod direct la un nou soi (de exemplu, roșii pitice cu fructe galbene sau portocalii), fie sunt folosite în lucrările de reproducere ulterioare.

Cu toate acestea, utilizarea mutațiilor induse în reproducere este încă limitată, deoarece mutațiile conduc la distrugerea complexelor genetice stabilite istoric. La animale, mutațiile duc aproape întotdeauna la o viabilitate redusă și/sau infertilitate. Câteva excepții includ viermele de mătase, cu care s-au efectuat lucrări intensive de reproducere folosind auto- și alopoliploizi (B.L. Astaurov, V.A. Strunnikov).

mutatii somatice. Ca rezultat al mutagenezei induse, se obțin adesea plante parțial mutante (organisme himerice). În acest caz, se vorbește de mutații somatice (rinichi). Multe soiuri de plante fructifere, struguri și cartofi sunt mutanți somatici. Aceste soiuri își păstrează proprietățile dacă se reproduc vegetativ, de exemplu, prin altoirea mugurilor (butași) tratați cu mutageni în coroana plantelor nemutante; în acest fel, de exemplu, se înmulțesc portocalele fără semințe.

Poliploidie. După cum știți, termenul „poliploidie” este folosit pentru a se referi la o mare varietate de fenomene asociate cu o schimbare a numărului de cromozomi din celule.

Autopoliploidie este o repetiție multiplă în celula aceluiași set de cromozomi (genom). Autopoliploidia este adesea însoțită de o creștere a dimensiunii celulelor, a boabelor de polen și a dimensiunii totale a organismelor. De exemplu, aspenul triploid atinge dimensiuni gigantice, este durabil, iar lemnul său este rezistent la descompunere. Dintre plantele cultivate, sunt răspândite atât triploidele (banane, ceai, sfeclă de zahăr), cât și tetraploide (secara, trifoi, hrișcă, porumb, struguri, precum și căpșuni, meri, pepeni verzi). Unele soiuri poliploide (capsuni, meri, pepeni verzi) sunt reprezentate atat de triploizi, cat si de tetraploizi. Autopoliploizii se caracterizează prin conținut ridicat de zahăr, conținut ridicat de vitamine. Efectele pozitive ale poliploidiei sunt asociate cu o creștere a numărului de copii ale aceleiași gene în celule și, în consecință, cu o creștere a dozei (concentrației) de enzime. De regulă, autopoliploidele sunt mai puțin fertile decât diploidele, dar scăderea fertilității este de obicei mai mult decât compensată de o creștere a dimensiunii fructelor (măr, pere, struguri) sau de un conținut crescut de anumite substanțe (zaharuri, vitamine). În același timp, în unele cazuri, poliploidia duce la inhibarea proceselor fiziologice, în special la niveluri foarte ridicate de ploidie. De exemplu, grâul cu 84 de cromozomi este mai puțin productiv decât grâul cu 42 de cromozomi.

alopoliploidie - Aceasta este unirea diferitelor seturi de cromozomi (genom) într-o celulă. Adesea, alopoliploizii se obțin prin hibridizare la distanță, adică prin încrucișarea organismelor aparținând unor specii diferite. Astfel de hibrizi sunt de obicei sterili (se numesc figurativ „catâri de plante”), cu toate acestea, prin dublarea numărului de cromozomi din celule, fertilitatea (fertilitatea) acestora poate fi restabilită. În acest fel s-au obținut hibrizi de grâu și secară (triticale), cireș prun și negru, dud și vierme de mătase mandarine.

Poliploidia în reproducere este utilizată pentru a atinge următoarele obiective:

Obținerea de forme foarte productive care pot fi introduse direct în producție sau utilizate ca material pentru selecția ulterioară;

Restabilirea fertilităţii la hibrizii interspecifici;

Transferul formelor haploide la nivel diploid.

În condiții experimentale, formarea celulelor poliploide poate fi cauzată de expunerea la temperaturi extreme: scăzute (0 ... +8 ° C) sau ridicate (+38 ... + 45 ° C), precum și prin tratarea organismelor sau părțile lor (flori, semințe sau muguri de plante, ouă sau embrioni de animale) prin otrăvuri mitotice. Otrăvurile mitotice includ: colchicina (un alcaloid al colchicumului de toamnă - o plantă ornamentală binecunoscută), cloroformul, hidratul de cloral, vinblastina, acenaftena etc.

În lecție, ne vom uita la modul în care se aplică în practică regularitatea descoperită de genetică în medicină și agricultură, vom afla elementele de bază ale selecției organismelor, cum selecția contribuie la creșterea raselor de animale cu trăsături necesare omului.

Desigur, este puțin probabil ca un astfel de semn să-i fi dat acestui pe-to-hu-hu-you-to-to-the-to-the-to-the-to-the-you o luptă competitivă și selecție naturală în mediu -zha-yu-schey mediu. Dar acest semn este for-in-te-re-co-val che-lo-ve-ka, iar acest ro-da a fost co-creat. În plus, de la-fie că formele de casă din cele sălbatice au și fructele lor foarte mari până la-vi-that-stu, aceasta este calitatea principală, de dragul -that-ro-th man-lo-age și au început să creeze aceste rase. De exemplu, osul de ou-tse-nasul de găină din cornul alb al piciorului este de aproximativ 350 de ouă pe an, iar osul de ou-tse-nasul al lor di-ko-th pre-ka ban-ki-vskoy ku-ri-tsy compune 18-20 de ouă pe an (Fig. 2).

Orez. 2. Pui alb Leghorn și pui bancar ()

Din aceste exemple, poți să-ți poți alege pentru-da-chi co-time, la ei de la-no-sit-sya:

1. Po-lu-che-ing of new you-with-uro-zhai-ny and resistant-chi-to-for-bo-le-va-ing de rase de animale și soiuri de rase -ny.

2. Soiuri și rase de plastic eco-lo-gi-che-ski mai bune, adică cele care pot trăi în diferite condiții eco-lo-gi-che-sky-vi-yah.

3. Po-lu-che-rase și soiuri care sunt convenabile pentru șoareci industriali-len-no-go you-ra-schi-va-nia și me-ha-ni-zi-ro-van-noah.

A apărut-la-se-lecture în zorii lui man-lo-ve-che-stva, acum aproximativ 20-30 de mii de ani, când oamenii au devenit un mod accidental de a se îmbrăca mach-ni-vat zhi-here-nyh, cineva este in jurul lor. Criteriul principal a fost că animalele se pot înmulți în captivitate și au un caracter de o sută de exacte, dar bun, este convenabil să le păstrați. Aceasta a servit ca un precursor pentru dezvoltarea științei reproducerii. Shi-ro-some odo-mash-ni-va-nie na-cha-elk undeva în secolele 8-6 î.Hr., și deja în acel moment erau toți odo-mash-nu-noi de data aceasta, animale și ocul- curse tu-re-na, dar tot nu era știință. Pi-o-ne-rum al științei selecției în țara noastră a fost Ni-ko-lai Iva-no-vich Va-vi-lov (Fig. 3).

Orez. 3. N.I. Vavilov (1887-1943) ()

Va-vi-lov credea că în baza selecției os-no-ve se află alegerea potrivită pentru ra-bo-you is-mo-no-go ma-te-ri-a-la , diversitatea genetică și influenta mediului asupra manifestarii proprietatilor ereditare semneaza cu gi-bri-di-za-tion sau-ga-niz-mov. In-is-kah is-hot-no-go ma-te-ri-a-la for-lu-che-niya noi hibrizi Wa-vi-lov or-ga-ni-zo-val în anii 1920-1930 de-syat-ki ex-pe-di-tsy pe tot globul. În timpul acestor ex-pe-diții, el a reușit să culeagă mai mult de lu-mii de specii de rase culturale și o imensă varietate de co-li-che-stvo. Până în 1940, erau deja 300 de mii de exemplare în cursele All-So-Uz-In-sti-tu-te-te-ni-water-stva. În prezent, o colecție de prelegeri este într-o sută de yan-dar jumătate nya-is-sya și este folosită-pentru-lu-che-pentru gunoi noi -tov pe os-dar-ve deja din-the -vest. Exploring in a lu-chen-ny in timpul ex-pe-di-tion ma-te-ri-al, N.I. Va-vi-lov a venit la deschiderea opre-de-len-noy for-co-no-mer-no-sti, someone-paradise și a devenit o genă-not-ty-che-os -no-howl se -lectura. Această za-ko-no-dimensiune în-lu-chi-la este numită „legea go-mo-lo-gi-che-seria moștenirii”. Pentru-mu-li-ditch-ka din acest for-to-on, cineva-ruyu a sugerat-lo-a trăit N.I. Va-vi-lov: „Ge-not-ti-che-ski aproape genurile și speciile ha-rak-te-ri-zu-yut-sya similarity-us-mi row-yes-mi-heritage -noy din-men -chi-in-sti cu atata dreptate incat, cunoscand o serie de forme in pre-de-lah de acelasi fel, se poate prevedea -existenta unor forme paralele la alte specii si genuri inrudite. Cu cât speciile și genurile de si-ste-ma-ti-che-ski sunt mai apropiate, cu atât este mai completă asemănarea în rândurile iz-men-chi-vo-sti.

Această formă complexă-mu-li-ditch-ku poate fi pro-il-lu-stri-ro-vat, pe exemplul familiei evil-to-vyh (Fig. 4), care include -dyat ho-ro -sho de la-ai vrea mei, secară, orz-oameni, orez, ku-ku-ru-za.

Orez. 4. Familia de cereale ()

Această familie are o serie de semne, câteva urme la diferite specii, de la această familie. Pentru astfel de semne de la-no-sat-sya pe-dacă se formează iarna, culoarea roșie în boabe, de exemplu, culoarea roșie întâlnește -cha-et-sya și secară și grâu-ni-tsy și ku-ku-ru- zy. În același mod, formele de iarnă se găsesc atât în ​​grâu, cât și în secară. Acesta este ceea ce a servit drept bază pentru descoperirea acestui for-to-on. Legea go-mo-lo-gi-che-serie este valabilă nu numai pentru rase, ci și pentru animale. Deci, de exemplu, yav-le-niya al-bi-niz-ma na-blu-yes-yut-sya atât în ​​man-ve-ka, cât și în mamifer-ko-pi-ta-yu -shchy și chiar și la păsări (Fig. 5).

Orez. 5. Fenomenul albinismului ()

Legea descoperită de Vavilov are o semnificație practică: - conținutul de proteine, iar lupinul (Fig. 6) ar putea fi un roi de cult furajer foarte valoros, dar semințele sale conțin al -ka-lo-id otrăvitor periculos.

Orez. 6. Lupin peren cu semințe de alcaloizi otrăvitori ()

Prin urmare, a fost imposibil să folosesc lupinul ca aliment pentru cultura mea. One-of-a-know-dar acel alt pre-sute-vi-the-whether se-mei-stva bo-bo-vy: mazăre, fasole, lucernă, soia - nu au aceea - care genă. Deci, este posibil să preziceți că lu-pi-na-possibility-m-ta-tion este într-o astfel de formă non-al-ka-lo-id. Și într-adevăr-dar, se-lek-qi-o-ne-ram a reușit să ajungă la chit fără forma-al-ka-lo-id-nuyu de lu-pi-na, iar acum lupinul este activ, dar este folosit în agricultură ca o frumoasă cultură furajeră (Fig. 7).

Orez. 7. Hrăniți soiurile de lupin ()

Am examinat istoria apariției unei științe noi, in-the-res-noy și, cel mai important, a unei științe a selecției foarte utilă și semnificativă practic, principalele sale sarcini. În cursul următoarelor noastre lecții, vom afla mai multe în detaliu despre metodele de selecție și lucrările lui N.I. Wa-wee-lo-wa.

Bibliografie

1. Mamontov S.G., Zaharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologie. Tipare generale. - Dropia, 2009.
2. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Fundamentele Biologiei Generale. Clasa a 9-a: Un manual pentru elevii din instituțiile de învățământ de clasa a 9-a / Ed. prof. ÎN. Ponomareva. - Ed. a II-a, revizuită. - M.: Ventana-Graf, 2005.
3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologie. O introducere în biologia generală și ecologie: un manual de clasa a 9-a, ed. a 3-a, stereotip. - M.: Dropia, 2002.

1. Genetics-b.ru ().
2. Site-uri Google().
3. Moykonspekt.ru ().

Teme pentru acasă

1. Ce este o selecție?
2. Care sunt principalele sarcini ale selecției co-time?
3. Ce spune legea seriei omoloage a eredității?