Metode suvremene selekcije. Oplemenjivanje bilja, metode

Kod biljaka se provodi prisilnim samooprašivanjem oblika unakrsnog oprašivanja ( srodstvo). Kod životinja, to je križanje jedinki koje imaju bliski stupanj srodstva i, prema tome, genetsku sličnost. Inbreeding se koristi za dobivanje čistih ili homozigotnih linija. Ove linije same po sebi nemaju selektivnu vrijednost, budući da je inbreeding popraćen razvojnom depresijom. Negativan učinak inbreedinga objašnjava se prijelazom u homozigotno stanje mnogih štetnih recesivnih gena. Sličan fenomen se posebno opaža kod osoba s povezanim brakovima, na temelju kojih su zabranjeni. Istodobno, u prirodi postoje vrste biljaka i životinja za koje je autogamija norma (pšenica, ječam, grašak, grah), što se može objasniti samo pretpostavkom da imaju mehanizam koji sprječava eliminaciju štetnih kombinacija gena.

U uzgoju, inbred linije biljaka i životinja naširoko se koriste za dobivanje interline hibrida. Takvi hibridi imaju izražen heterozis, uključujući iu odnosu na generativnu sferu. Konkretno, na ovaj način se dobiva hibridno sjeme kukuruza, kojim se zasije najveći dio svjetskih površina namijenjenih ovoj kulturi.

Na temelju inbreedinga poznatog Saratovskog uzgajivača E.M. Plachek je stvorio izvanrednu sortu suncokreta Saratov 169.

Suprotno od srodstva je izvanbrijanje- nepovezano križanje organizama. Uz križanje i križanje uključuje i unutarparenje i unutarparenje, ako roditelji nisu imali zajedničke pretke u 4-6 koljena. Ovo je najčešći tip križanja, budući da su hibridi održiviji i otporniji na štetne učinke, tj. pokazuju određeni stupanj heterozisa. Fenomen heterozisa prvi je opisao izvanredni njemački hibridizator 18. stoljeća. I. Kelreuter. Međutim, priroda ovog fenomena još uvijek nije u potpunosti shvaćena. Vjeruje se da je heterozis posljedica prednosti heterozigotnog stanja za mnoge gene, kao i velikog broja povoljnih dominantnih alela i njihove interakcije.

Bitna točka koja komplicira korištenje heterozisa u uzgoju je njegovo slabljenje u sljedećim generacijama. U tom smislu, uzgajivači se suočavaju sa zadatkom razvijanja metoda za fiksiranje heterozisa u hibridima. Jednim od njih genetičari smatraju prelazak hibridnih biljaka na apomiktički način razmnožavanja.

Druga vrsta križanja koja se koristi u uzgoju je udaljena hibridizacija. Uključuje križanja sorti, vrsta i rodova. Križanje genetski udaljenih oblika teško je zbog njihove nekompatibilnosti, koja se može manifestirati na različitim razinama. Na primjer, kod biljaka s udaljenom hibridizacijom, rast peludnih cijevi na stigmi tučka može biti odsutan; kod životinja neusklađenost u vremenu reprodukcije ili razlike u strukturi reproduktivnih organa mogu poslužiti kao prepreka. Ipak, unatoč postojanju barijera, interspecifična hibridizacija se provodi iu prirodi iu pokusu. Kako bi prevladali ne-križanje vrsta, uzgajivači razvijaju posebne metode. Na primjer, hibridi između kukuruza i njegovog apomiktičnog divljeg srodnika, tripsakuma, dobivaju se skraćivanjem stigmi kukuruza na duljinu peludnih cjevčica tripsakuma. Dalekom hibridizacijom ploda I.V. Michurin je razvio takve metode za prevladavanje ne-križanja, kao što je metoda preliminarne vegetativne konvergencije (cijepljenje), medijatorska metoda, oprašivanje mješavinom peludi različitih vrsta itd. Na primjer, kako bi se dobio hibrid breskve s hladnom -otporan mongolski badem, prethodno je križao badem s Davidovom polukultiviranom breskvom. Dobivši hibridnog posrednika, križao ga je s breskvom.

U 20-im godinama. 20. stoljeće u Istraživačkom institutu Poljoprivreda Jugoistočno u Saratovu G.K. Meister je dobio prve hibride pšenice i raži, koji su sijani na prilično velikim površinama. Ovdje je izvanredni uzgajivač A.P. Shekhurdin je na temelju križanja meke i durum pšenice dobio visokokvalitetne sorte meke pšenice Sarrubra, Sarroza, koje su služile kao donori gena za druge izvanredne sorte i uzgajane su u regiji Volga na velikim područjima. Godine 1930. N.V. Tsitsin je prvi put u svijetu križao pšenicu s pšeničnom travom, a ubrzo je S.M. Verushkin je dobio hibride između pšenice i elimusa. Već sredinom 30-ih. Znanstvenici iz Saratova postali su vodeći u našoj zemlji u području oplemenjivanja pšenice i suncokreta. A sada su stotine tisuća hektara zasijane sortama pšenice i suncokreta koje su uzgajali Saratovski uzgajivači. Stvorio N.N. Saltykov sorta durum ozime pšenice Yantar Povolzhya nagrađena je zlatom i srebrne medalje VVC.

metoda udaljene hibridizacije U različitim zemljama dobivene su sorte krumpira, duhana, pamuka i šećerne trske otporne na bolesti i štetočine.

Negativna točka udaljene hibridizacije je djelomična ili potpuna sterilnost udaljenih hibrida, koja je uglavnom uzrokovana mejotičkim poremećajima tijekom stvaranja spolnih stanica. Povrede se mogu pojaviti i s slučajnošću i s razlikom u broju kromosoma u izvornim oblicima. U prvom slučaju, uzrok kršenja je nedostatak homologije kromosomskih skupova i kršenje procesa konjugacije, u drugom se ovom razlogu dodaje i stvaranje gameta s neuravnoteženim brojem kromosoma. Čak i ako su takve gamete održive, tada aneuploidi nastaju njihovim spajanjem u potomstvu, za koje se često pokaže da nisu održivi i podvrgavaju se eliminaciji. Primjerice, križanjem 28-kromosomske i 42-kromosomske vrste pšenice nastaju hibridi s 35 kromosoma. Kod hibrida F2 broj kromosoma varira od 28 do 42. U sljedećim generacijama biljke s neuravnoteženim brojem postupno se eliminiraju, a na kraju ostaju samo dvije skupine s kariotipovima roditelja.

Kod udaljene hibridizacije, u procesu nastanka hibrida, odvija se proces oblikovanja: nastaju hibridni oblici s novim osobinama. Na primjer, u potomstvu hibrida pšenične trave pojavljuju se višecvjetni oblici, razgranati klasovi i sl. Ti su oblici u pravilu genetski nestabilni, a za njihovu stabilizaciju potrebno je dugo vremensko razdoblje. Međutim, udaljena hibridizacija omogućuje uzgajivačima rješavanje problema koji se ne mogu riješiti drugim metodama. Na primjer, sve sorte krumpira su jako pogođene raznim bolestima i štetnicima. Otporne sorte bilo je moguće dobiti samo posuđivanjem ovog svojstva od samoniklih vrsta.

Obavezna faza svakog procesa selekcije, uključujući i korištenje metode hibridizacije, je izbor, s kojim oplemenjivač učvršćuje svojstva potrebna za stvaranje nove sorte ili pasmine.

Ch. Darwin je razlikovao dvije vrste umjetne selekcije: nesvjesnu i metodičku. Tisućljećima su ljudi nesvjesno birali, birali najbolje primjerke biljaka i životinja prema osobinama koje su ih zanimale. Upravo zahvaljujući tom odabiru stvorene su sve kultivirane biljke.

Metodičkom selekcijom, osoba si unaprijed postavlja cilj, koje će znakove i u kojem smjeru promijeniti. Ovaj oblik selekcije počeo se koristiti od kraja 18. stoljeća. te postigao izvanredne rezultate u oplemenjivanju domaćih životinja i kultiviranih biljaka.

Odabir može biti masovni i individualni. Masovni izbor- jednostavniji i pristupačniji. Masovnom selekcijom istovremeno se odabire veliki broj jedinki populacije sa željenom osobinom, a ostali se odbacuju. U biljkama se sjeme svih odabranih jedinki kombinira i sije na jednom području. Masovna selekcija može biti jednostruka i višestruka, što je prije svega određeno načinom oprašivanja biljaka: u križancima se selekcija obično provodi kroz nekoliko generacija dok se ne postigne ujednačenost potomaka. Ponekad se selekcija nastavlja kontinuirano kako bi se izbjegao gubitak vrijednih svojstava. Veliki broj starih sorti poljoprivrednih biljaka stvoren je masovnom selekcijom, na primjer, sorta heljde Bogatyr, stvorena početkom 20. stoljeća, i danas je jedna od najboljih sorti ove kulture.

Metoda individualnog odabira složenije i dugotrajnije, ali mnogo učinkovitije. Nova sorta individualnom selekcijom stvara se iz jednog elitnog primjerka. Metoda uključuje selekciju u potomstvu ove biljke kroz nekoliko generacija, što postupak stvaranja sorte čini vrlo dugim.

Individualna selekcija naširoko se koristi u uzgoju životinja. U ovom slučaju koristi se metoda otac-po-potomstvo, u kojoj se genetska vrijednost roditelja određuje na temelju kvalitete potomaka. Na primjer, kvaliteta bikova prosuđuje se na temelju učinka njihovih kćeri. Druga metoda evaluacije naziva se sibselekcija. U ovom slučaju procjena se vrši prema produktivnosti srodnih jedinki – braće i sestara.

Najučinkovitiji će biti odabir, koji se provodi u pozadini okruženja koje maksimalno otkriva nasljedne sposobnosti organizma. Ne može se odabrati za otpornost na sušu u vlažnim klimatskim uvjetima. Često se selekcija posebno vrši u umjetno stvorenim ekstremnim uvjetima, tj. na provokativnoj pozadini.

Selekcija i hibridizacija su tradicionalne metode uzgoja koje su dugo igrale glavnu ulogu u shemama uzgoja. Međutim, uspješan razvoj genetike u dvadesetom stoljeću. dovela je do značajnog obogaćivanja arsenala metoda uzgoja. Konkretno, takvi genetski fenomeni kao što su poliploidija, haploidija, citoplazmatski muški sterilitet (CMS).

Autopoliploidi mnoge kulture, kao što su raž, djetelina, metvica, repa, koriste se kao polazni materijal za stvaranje novih sorti. U DDR-u i Švedskoj u prvoj polovici XX. stoljeća. Dobivene su tetraploidne sorte raži s kratkim peteljkama, koje imaju krupnije zrno u odnosu na diploidne sorte. Akademik N.V. Tsitsin je stvorio tetraploidnu razgranatu raž visoke produktivnosti. V.V. Saharov i A.R. Zhebrak je dobio krupnosjemene tetraploidne forme heljde s visokim sadržajem nektara.

Na temelju poliploidija Najveći rezultati postignuti su u selekciji šećerne repe. Stvorene su hibridne triploidne sorte koje kombiniraju visoke prinose s visokim sadržajem šećera u korijenskim usjevima. Istodobno su stvorene visokorodne tetraploidne sorte i hibridi šećerne i stočne repe. Križanjem tetraploidnog i diploidnog oblika lubenice japanski genetičar G. Kihara dobio je lubenicu bez sjemena, koja se odlikuje visokom rodnošću i izvrsnim okusom.

U selekciji niza biljaka primjenu je našao i drugi oblik poliploidije - alopoliploidija. Alopoliploidi su interspecifični hibridi kod kojih je skup kromosoma udvostručen ili više. Kada se udvostruči diploidni skup kromosoma hibrida dobivenog križanjem dviju različitih vrsta ili rodova, nastaju plodni tetraploidi koji se nazivaju amfidiploidi. Karakterizira ih izražen heterozis, koji traje iu sljedećim generacijama. Konkretno, amfidiploid je nova žitarica - tritikale. Primio ga je V.E. Pisarev križanjem meke ozime pšenice (2 n= 42) s ozimom raži (2 n= 14). Kako bi se udvostručio skup kromosoma u međugeneričkom hibridu s 28 kromosoma, biljke su tretirane kolhicinom, staničnim otrovom koji blokira segregaciju kromosoma tijekom mejoze. Dobivene amfidiploide tritikalea s 56 kromosoma karakterizira visok sadržaj proteina, lizina, veliki uši, brz rast, povećana otpornost na bolesti i otpornost na zimu. Tritikale s 42 kromosoma imaju još veću uzgojnu vrijednost. Još su produktivniji i otporniji na štetne utjecaje.

Korištenje kolhicina za umjetnu proizvodnju poliploida revolucioniralo je polje eksperimentalne poliploidije. Uz njegovu pomoć dobiveni su triploidni i tetraploidni oblici u više od 500 biljnih vrsta. Neke doze ionizirajućeg zračenja imaju i poliploidizirajuće djelovanje.

Korištenje fenomena haploidije otvorilo je velike izglede u razvoju tehnologije za brzo stvaranje homozigotnih linija udvostručavanjem skupa kromosoma u haploidima. Učestalost spontane haploidije kod biljaka je vrlo niska (u kukuruzu je jedan haploid na tisuću diploida), pa su stoga razvijene metode za masovnu proizvodnju haploida. Jedan od njih je proizvodnja haploida kroz kulturu prašnika. Prašnici u fazi mikrospora sade se na umjetni hranjivi medij koji sadrži stimulanse rasta - citokinine i auksine. Iz mikrospora - embrioida s haploidnim brojem kromosoma nastaju klicine strukture. Od njih se kasnije razvijaju sadnice, dajući nakon presađivanja novo okruženje normalne haploidne biljke. Ponekad je razvoj popraćen stvaranjem kalusa s žarištima morfogeneze. Nakon presađivanja u optimalni okoliš, oni također formiraju embrioide i sadnice koje rastu u normalne haploidne biljke.

Stvaranjem homozigotnih diploidnih linija od haploida i njihovim križanjem dobivene su vrijedne hibridne sorte kukuruza, pšenice, ječma, uljane repice, duhana i drugih kultura. Korištenje haploida omogućuje smanjenje razdoblja stvaranja homozigotnih linija za 2-3 puta.

U oplemenjivačkim shemama za proizvodnju hibridnog sjemena kukuruza, pšenice i niza drugih usjeva korišten je CMS fenomen, što je omogućilo pojednostavljenje i pojeftinjenje ovog procesa, jer ukinut je ručni postupak kastracije muških cvatova u proizvodnji F 1 hibrida.

Korištenje najnovijih dostignuća u genetici i stvaranje učinkovitih tehnologija omogućilo je višestruko povećanje produktivnosti sorti kultiviranih biljaka. U 70-ima. Skovan je pojam “Zelena revolucija” koji je odražavao značajan skok u prinosima najvažnijih poljoprivrednih kultura, ostvaren uz pomoć novih tehnologija. Prema ekonomistima, doprinos genetske metode povećanje prinosa je bilo 50%. Ostatak se odnosi na korištenje poboljšanih metoda obrade zemlje i dostignuća agrokemije. Uvođenje složenih tehnologija dovelo je do masovnog uzgoja pojedinih vrsta ograničenog broja usjeva. To je uzrokovalo probleme povezane s bolestima i epidemijama kao posljedicom oštećenja biljaka raznim štetnicima. Upravo je otpornost biljaka na te štetne čimbenike došla na prvo mjesto na listi svojstava za selekciju.

Osnovne metode oplemenjivanja biljaka

Riječ "selekcija" dolazi od lat. "selectio", što u prijevodu znači izbor, selekcija". Selekcija je znanost koja razvija nove načine i metode za dobivanje biljnih sorti i njihovih hibrida, pasmina životinja. Također je grana poljoprivrede koja razvija nove sorte i pasmine s potrebnim za čovjeka svojstva: visoka produktivnost, određene kvalitete proizvoda, otporan na bolesti, dobro prilagođen određenim uvjetima rasta. Teorijska osnova uzgoja je genetika i obrasci nasljeđivanja i varijabilnosti organizama koji su razvijeni pomoću nje. Evolucijska teorija Charlesa Darwina, Zakoni Gregoryja Mendela, doktrina čistih linija i mutacija omogućili su uzgajivačima da razviju metode za kontrolu nasljeđa biljnih i životinjskih organizama.

Važnu ulogu u uzgojnoj praksi ima hibridološka analiza.

Selekcija se dijeli na tri grane: selekcija u biljnoj proizvodnji, selekcija u stočarstvu i selekcija mikroorganizama.

Pronaći određeni gen, izdvojiti ga iz stanice, usaditi u drugu i dobiti potpuno novi organizam koji savršeno ispunjava sve zahtjeve – može se samo sanjati. Pronađite pravu kombinaciju gena i krumpir će se prestati bojati koloradske zlatice, pšenica će se prestati bojati kiše i mraza, soja će dati neviđene žetve, u rajčici će biti dvostruko više beta-karotena, brokula će početi za usporavanje rasta stanica raka kokoši će nas razveseliti jajima bogatim višestruko nezasićenim masnim kiselinama kojih ima samo u ribi. Ali nikad se ne zna što se još može postići manipulacijom genskog koda!

Primitivni uzgoj biljaka nastao je istodobno s poljoprivredom. Počevši uzgajati biljke, čovjek je počeo odabirati, čuvati i razmnožavati najbolje od njih. Mnoge kultivirane biljke uzgajane su otprilike 10 tisuća godina prije naše ere. Uzgajivači antike stvorili su izvrsne sorte voćaka, grožđa, mnoge sorte pšenice, dinje i tikve. Ali značajan utjecaj na razvoj uzgoja biljaka izvršio je rad zapadnoeuropskih uzgajivača-praktičara 18. stoljeća, na primjer, engleski znanstvenici Gallet, Shiref i njemački znanstvenik Rimpau. Stvorili su nekoliko sorti pšenice, razvili načine uzgoja novih sorti. Godine 1774. u blizini Pariza osnovana je tvrtka za uzgoj Vilmorin, čiji su uzgajivači prvi ocjenjivali odabrane biljke prema njihovom potomstvu. Uspjeli su razviti sorte šećerne repe koje su sadržavale gotovo 3 puta više šećera od originalnih. Ovim radom je dokazan ogroman utjecaj selekcije na promjenu prirode biljaka u smjeru potrebnom za čovjeka. S razvojem kapitalizma krajem 18. i početkom 19. stoljeća u Europi i Sjeverna Amerika postoje industrijske tvornice sjemena i velika poduzeća za selekciju i uzgoj sjemena; javlja se uzgoj industrijskog bilja na čiji su razvoj uvelike utjecala dostignuća botanike, mikroskopske tehnologije i mnoga druga. drugi

I u Rusiji I.V. Michurin je započeo rad na selekciji voćnih kultura. Uspješno primijenivši niz novih originalnih metoda, stvorio je mnoge sorte voćnih i bobičastih kultura. Od velike važnosti za teoriju i praksu oplemenjivanja bilja bili su njegovi radovi o hibridizaciji geografski udaljenih oblika. Istovremeno je u SAD-u L. Burbank pomnim križanjem i savršenom selekcijom stvorio cijela linija nove sorte raznih poljoprivrednih kultura. Neki od njih pripadali su oblicima koji dosad nisu bili prisutni u prirodi (šljiva bez sjemenki, sorte kupine bez trna).

U oplemenjivanju bilja razvijaju se znanstveni temelji selekcije i hibridizacije, metode stvaranja polaznog materijala - poliploidija, eksperimentalna mutageneza, haploidija, stanična selekcija, kromosomsko i genetsko inženjerstvo, hibridizacija protoplasta, kultura zametnih i somatskih stanica i biljnih tkiva; proučavanje genetskih i fiziološko-biokemijskih temelja imuniteta, nasljeđe najvažnijih kvantitativnih i kvalitativnih svojstava (bjelančevine i njihov aminokiselinski sastav, masti, škrob, šećeri). U suvremenom oplemenjivanju biljaka kao polazni materijal koriste se prirodne i hibridne populacije, samooplodne linije, umjetni mutanti i poliploidni oblici. Većina sorata poljoprivrednog bilja stvorena je selekcijom i unutarvrsnom hibridizacijom. Dobivene su mutantne i poliploidne sorte žitarica, industrijskog i krmnog bilja. Uspjeh hibridizacije uvelike je određen pravilnim odabirom roditeljskih parova za križanje, posebice prema ekološkom i geografskom principu. Ako je potrebno kombinirati svojstva nekoliko roditeljskih oblika u hibridnom potomstvu, koristi se postupna hibridizacija. Ova metoda se široko koristi u cijelom svijetu. Da bi se poboljšala željena svojstva jednog od roditelja u hibridnom potomstvu, koriste se povratna križanja. Za kombiniranje karakteristika i svojstava različitih biljnih vrsta ili rodova u jednoj sorti koristi se udaljena hibridizacija.

I.V. Michurin je izvanredan znanstvenik-uzgajivač, jedan od utemeljitelja znanosti o uzgoju voćaka. Živio je i radio u kotarski grad Kozlov (gubernija Tambov), preimenovan 1932. u Michurinsk. vrtlarstvo sa mlade godine bila njegova omiljena stvar. Postavio je cilj svog života da obogati vrtove Rusije novim sortama i postigao je taj san, unatoč nevjerojatnim poteškoćama i poteškoćama.

Razvio je originalne praktične metode za dobivanje hibrida s novim svojstvima korisnim za ljude, a također je napravio vrlo važne teorijske zaključke.

Postavivši si zadatak promicanja južnih sorti voćaka u središnju Rusiju, Michurin je to prvo pokušao riješiti aklimatiziranjem ovih sorti u novim uvjetima. Ali južne sorte koje je on uzgajao smrzle su se zimi. Sama promjena uvjeta postojanja organizma ne može promijeniti filogenetski razvijen stabilan genotip, štoviše, u određenom smjeru.

Uvjeren u neprikladnost metode aklimatizacije, Michurin je svoj život posvetio uzgojnom radu, u kojem je koristio tri glavne vrste utjecaja na prirodu biljke: hibridizaciju, obrazovanje hibrida u razvoju u različitim uvjetima i selekciju.

Hibridizacija, odnosno dobivanje sorte s novim, poboljšanim svojstvima, najčešće se provodila križanjem lokalne sorte s južnom, koja je bila boljeg okusa. Istodobno je uočena negativna pojava - dominacija značajki lokalne sorte u hibridu.

Razlog tome bila je povijesna prilagodba lokalne sorte određenim uvjetima postojanja.

Jedan od glavnih uvjeta koji pridonose uspjehu hibridizacije, Michurin je smatrao odabir roditeljskih parova. U nekim slučajevima uzeo je za križanje roditelje koji su bili udaljeni u svom geografskom staništu. Ako za roditeljske oblike uvjeti postojanja ne odgovaraju njihovim uobičajenim, zaključio je, onda će se hibridi dobiveni od njih moći lakše prilagoditi novim čimbenicima, budući da neće biti jednostrane dominacije. Tada će uzgajivač moći kontrolirati razvoj hibrida koji se prilagođava novim uvjetima.

Ovom metodom uzgojena je zimska sorta kruške Bere Michurina. Kao majka je uzeta divlja kruška Ussuri, koja se odlikuje malim plodovima, ali otporna na zimu, kao otac, južna sorta Bere royale s velikim sočnim plodovima. Za oba su roditelja uvjeti središnje Rusije bili neobični.

Hibrid je pokazao kvalitete roditelja koje je oplemenjivač trebao: plodovi su bili krupni, skladišni, vrlo ukusni, a sama hibridna biljka podnosi hladnoću do - 36 °.

U drugim slučajevima, Michurin je odabrao lokalne sorte otporne na mraz i križao ih s južnim toplinama, ali s drugim izvrsne kvalitete. Michurin je u spartanskim uvjetima uzgajao pažljivo odabrane hibride, vjerujući da bi inače imali osobine termofilnosti. Tako je sorta jabuke Slavyanka dobivena križanjem Antonovke s južnom sortom ananasa Ranet.

Uz križanje dvaju oblika koji pripadaju istoj sustavnoj kategoriji (stabla jabuke s jabukama, kruške s kruškama), Michurin je koristio i hibridizaciju udaljenih oblika: dobio je interspecifične i intergenerične hibride.

Dobio je hibride između trešnje i trešnje (cerapadus), između marelice i šljive, šljive i crnog trna, planinskog jasena i sibirskog gloga itd.

U prirodnim uvjetima matična biljka ne percipira strani pelud druge vrste i ne dolazi do križanja. Da bi prevladao ne-križanje u udaljenoj hibridizaciji, Michurin je koristio nekoliko metoda.

Metoda preliminarnog vegetativnog pristupa.

Jednogodišnja stabljika hibridne sadnice oskoruše (kalem) cijepi se u krošnju biljke druge vrste ili roda, na primjer, na krušku (podloga). Nakon 5-6 godina ishrane, zbog tvari koje proizvodi matičnjak, dolazi do promjene, konvergencije fizioloških i biokemijskih svojstava potomka.

Tijekom cvatnje planinskog pepela, njegovi se cvjetovi oprašuju polenom iz podloge. Ovdje se odvija križanje.

metoda posrednika.

Koristio ga je Michurin u hibridizaciji kultivirane breskve s divljim mongolskim bademom (kako bi se breskva preselila na sjever). Budući da izravno križanje ovih oblika nije bilo moguće, Michurin je križao dabra s polukultiviranom breskvom David. Njihov hibrid križao se s kultiviranom breskvom, za koju su ga zvali posrednikom.

Način oprašivanja mješavinom peludi.

I.V. Mičurin je koristio razne varijante mješavine peludi. Mala količina peludi matične biljke pomiješana je s peludom oca. U tom je slučaju vlastiti pelud iritirao stigmu tučka koja je postala sposobna prihvatiti strani pelud. Pri oprašivanju cvjetova jabuke peludom kruške dodano je malo peludi jabuke. Dio ovula je oplođen vlastitim peludom, drugi dio - tuđim (kruška).

Nekrižanje je prevladano i oprašivanjem cvjetova matične biljke mješavinom peludi različitih vrsta bez dodatka peludi vlastite sorte.

Eterična ulja i druge izlučevine strane peludi iritirali su stigmu matične biljke i pridonijeli njezinoj percepciji.

Uz sav svoj dugogodišnji rad na oplemenjivanju novih sorti biljaka, I.V. Michurin je pokazao važnost naknadnog obrazovanja mladih hibrida nakon križanja.

Prilikom uzgoja hibrida u razvoju, Michurin je obratio pozornost na sastav tla, način skladištenja hibridnog sjemena, česte presađivanja, prirodu i stupanj prehrane sadnica i druge čimbenike.

mentorska metoda. izbor vegetativni Michurin

Osim toga, Michurin je široko koristio mentorsku metodu koju je razvio. Da bi se u hibridnoj sadnici postigle željene osobine, sadnica se cijepi na biljku koja posjeduje ta svojstva. Daljnji razvoj hibrida odvija se pod utjecajem tvari koje proizvodi matična biljka (mentor); željene kvalitete su poboljšane u hibridu. U ovaj slučaj u procesu razvoja hibrida dolazi do promjene svojstava dominacije.

Mentor može biti i podloga i plemka. Na taj je način Michurin uzgojio dvije sorte - Kandil-kineski i Bellefleur-kineski.

Kandil-kineski rezultat je križanja Kitaike s krimskom sortom Kandil-Sinap. U početku je hibrid počeo odstupati prema južnom roditelju, koji bi u njemu mogao razviti nedovoljnu otpornost na hladnoću. Kako bi razvio i učvrstio znak otpornosti na mraz, Michurin je cijepio hibrid u krunu Kitaykine majke, koja je posjedovala te kvalitete. Ishrana je uglavnom sa svojim tvarima dovela do željene kvalitete u hibridu. Uzgoj Bellefleur-Chinese drugog razreda bio je povezan s određenim odstupanjem hibrida prema Kitayki otpornoj na mraz i rano zreloj. Plodovi hibrida nisu mogli izdržati dugo skladištenje.

Kako bi uzgojio svojstvo očuvanja kvalitete u hibridu, Michurin je posadio nekoliko reznica sorti kasnog sazrijevanja u krunu sadnice Bellefleur-kineskog hibrida.

Rezultat se pokazao dobrim - plodovi kineskog Bellefleura stekli su željene kvalitete - kasnu zrelost i kvalitetu očuvanja.

Metoda mentora je prikladna po tome što se njezino djelovanje može regulirati sljedećim metodama: 1) omjerom dobi mentora i hibrida; 2) trajanje mentora; 3) količinski odnos lišća mentora i hibrida.

Na primjer, intenzitet djelovanja mentora bit će to veći, što je njegova dob starija, što je krošnja bogatija i što duže djeluje. U uzgojnom radu, Michurin je veliku važnost pridavao selekciji, koja se provodila više puta i vrlo rigorozno. Hibridno sjeme odabrano je prema veličini i okruglosti: hibridi - prema konfiguraciji i debljini lisne plojke i peteljke, obliku izdanka, položaju bočnih pupova, prema zimskoj otpornosti i otpornosti na gljivične bolesti, štetnike i mnogim drugim svojstvima, te, konačno, prema kvaliteti ploda.

Rezultati rada IV Michurina su zapanjujući. Stvorio je stotine novih vrsta biljaka. Brojne sorte stabala jabuka i bobičastog voća napredovale su daleko na sjever. Imaju visoku ukusnost, a istovremeno su savršeno prilagođeni lokalnim uvjetima. Nova sorta Antonovka 600 grama daje prinos do 350 kg po stablu. Grožđe Michurin izdržalo je zimu bez praškanja vinove loze, što se radi čak i na Krimu, a istovremeno nije smanjilo svoje robne pokazatelje. Mičurin je u svom radu pokazao da kreativne mogućnosti ljudi su neograničeni.

Moderan izgled.

U principu, nema ništa novo u ideji dobivanja modificiranih proizvoda.

Sama priroda je u procesu evolucije stvorila nove organizme i opskrbila prethodno stvorene novim svojstvima. Istina, trajala su tisućljeća.

Čovjek je odlučio ubrzati taj proces i stvorio znanost o uzgoju novih sorti biljaka i životinjskih pasmina - selekciju. Znanstvenici su križali organizme s potrebnim svojstvima, odabrali uspješne uzorke iz dobivenog potomstva i ponovno ih križali, postigavši ​​potpunu genetsku čistoću. Bila su potrebna desetljeća da se ovom metodom dobije pšenica otporna na mraz ili pasmina krava koja daje sedam puta veću mliječnost. Nekoliko desetaka godina u usporedbi s tisućljećem nije ništa, no nestrpljivom čovječanstvu to se činilo predugo. Znanstvenici su pronašli još brži način da dobiju organizme s određenim skupom gena. Žive stanice bile su podvrgnute ozbiljnoj izloženosti zračenju, uzrokujući nasumične mutacije, u nadi da će barem nekoliko stanica mutirati u pravom smjeru. I premda je s ovom metodom selekcije bilo više nepoželjnih rezultata nego s konvencionalnim križanjem, vrijeme za dobivanje željenog smanjeno je na 10-15 godina.

Korištenje radijacijske mutageneze izazvalo je buru među znanstvenicima – ali u šalici. Sporovi su vođeni, ali iza zatvorenih vrata, kako ne bi privukli pozornost javnosti. U usporedbi s metodama zračenja, tehnologija presađivanja fragmenta DNA, koju koristi genetski inženjering, čini se vrhuncem delikatesa. U najmanju ruku, gotovo eliminira rizik od dobivanja neželjenih rezultata.

Jabuka razdora bila je izvorna genetska tvorevina - rajčica sa škrgama, kojoj je ugrađen gen sjevernoameričkog iverka za otpornost na mraz. Nitko, naravno, nije slutio što će se dogoditi kao posljedica. Tko zna kakva će još iznenađenja transgeni proizvodi donijeti ljudima? Ekolozi su, primjerice, jako zabrinuti što će jesti krumpirove zlatice iz Colorada ako na svijetu više ne bude nemodificiranog krumpira. Ali uzgajivači krumpira sporo dijele svoje brige: krumpir otporan na štetočine sada se uzgaja gotovo posvuda.

Liječnici su zabrinuti zbog druge strane pitanja: kako će modificirani proizvodi utjecati na ljudsko tijelo? Hoće li doživljavati stanice istog krumpira s fragmentom DNK kupusa ugrađenim u njih kao alergene? I općenito - koliko će se takva hrana apsorbirati, hoće li u potpunosti dati tvari potrebne za tijelo?

Malo je vjerojatno da će se sporovi oko transgenih proizvoda brzo riješiti. Najvjerojatnije, dok će znanstvenici tiho i mirno tražiti zlatnu sredinu između "korisnog" i "štetnog", modificirani proizvodi će se neprimjetno, sami od sebe, pridružiti našoj svakodnevici. Trenutno to već rade. Pjenušave jabuke, mrkve jedan za jedan, rajčice za zimu... Također nemojte misliti da urod iz vlastitog vrta nema nikakve veze s genetskim inženjeringom.

Sjeme koje koriste ljetni stanovnici također može biti zamisao znanosti.

Ali u nekim slučajevima transgenski proizvodi nisu ništa opasniji, čak su i bolji od konvencionalnih.

Tako se, na primjer, pokazalo sa sojom - prvim genetski modificiranim proizvodom koji je dobio potvrdu o državnoj registraciji u Rusiji, što omogućuje nesmetani uzgoj i korištenje ove kulture. Znanstvenici su došli do zaključka da je transgena soja ekološki prihvatljivija i sigurnija od konvencionalne soje. Pesticidi, herbicidi i insekticidi tradicionalno se koriste za suzbijanje korova i štetočina koji napadaju ovu kulturu, a transgena soja se nosi sa svim nedaćama. Odnosno, dobili smo, iako ne sasvim prirodan, ali ekološki prihvatljiv proizvod.

U Sjedinjenim Američkim Državama dopuštena je uporaba genetski modificiranih proizvoda bez ikakvih ograničenja (pa čak i bez naznake da se radi o plodu genetskog inženjeringa). U zemljama EU dopuštena je prodaja modificiranih proizvoda pod uvjetom da su opremljeni posebnom oznakom. U našoj zemlji svaki proizvod s modificiranim genom mora dobiti potvrdu o državnoj registraciji koja potvrđuje njegovu sigurnost. Sve izgleda relativno dobro. Ali u praksi je sve mnogo kompliciranije. Proizvod može sadržavati samo jednu komponentu dobivenu iz transgenih sirovina. Tko će nam reći je li to sada modificirano ili nije.

S obzirom na tu okolnost, liječnici i nutricionisti inzistiraju na tome da svaki takav proizvod ima posebnu oznaku koja bi označavala koju modificiranu komponentu i u kojem omjeru sadrži. Svatko od nas ima pravo znati što mu je na tanjuru. Takav fenomen kao što je selekcija bio je proizvod razvoja ljudske civilizacije. Ima tu i dobrih i loših strana, ali činjenica ne nestaje. Dakle, morate iskoristiti otkriće. Samo je Mičurin ušao u znanost kao tvorac preko 300 biljnih vrsta. Zastrašujuće je zamisliti na što su moderni znanstvenici sposobni. Nadajmo se da ljudi neće nauditi sebi, kao što se dogodilo više puta ...

Sam pojam "selekcija" dolazi od latinske riječi "selection". Ova znanost proučava načine i metode stvaranja novih i poboljšanja postojećih skupina (populacija) organizama koji služe za održavanje života čovječanstva. Riječ je o sortama kultiviranih biljaka, pasminama domaćih životinja i sojevima mikroorganizama. Glavni kriterij u ovom slučaju je vrijednost i održivost novih značajki i svojstava u praksi.

Oplemenjivanje biljaka i životinja: glavni pravci

• Visoki prinosi biljnih sorti, plodnost i produktivnost životinjskih pasmina.
• Kvalitativne karakteristike proizvoda. U slučaju biljaka, to može biti okus, izgled voća, bobičastog voća i povrća.
• Fiziološki znakovi. U biljkama uzgajivači najčešće obraćaju pozornost na prisutnost rane zrelosti, otpornost na sušu, otpornost na zimu, otpornost na bolesti, štetočine i štetne učinke klimatskih uvjeta.
• Intenzivan način razvoja. Kod biljaka to je pozitivna dinamika rasta i razvoja pri gnojidbi, zalijevanju, a kod životinja - "plaćanje" za hranu itd.

Odabir u sadašnjoj fazi

Suvremeni uzgoj životinja, biljaka i mikroorganizama, u cilju povećanja učinkovitosti, nužno vodi računa o potrebama tržišta plasmana poljoprivrednih proizvoda, što je posebno važno za razvoj pojedine grane određene proizvodnje. Na primjer, pečenje kruha Visoka kvaliteta, dobrog okusa, elastične mrvice i hrskave mrvičaste korice, treba biti napravljen od jakih (staklastih) sorti meke pšenice, koje sadrže veliku količinu proteina i elastičnog glutena. Najviše kvalitete keksa rade se od brašnastih sorti meke pšenice, a durum pšenica je najprikladnija za proizvodnju tjestenine.

Čudno je da su odabir životinja i mikroorganizama povezani. Činjenica je da se rezultati potonjeg koriste u biološkoj kontroli patogena kod životinja, kao i raznih sorti kultiviranih biljaka.

Eklatantan primjer selekcije prema potrebama tržišta je uzgoj životinja za krzno. Uzgoj krznenih životinja, koje se razlikuju po različitom genotipu, koji je odgovoran za boju i nijansu krzna, ovisi o modnim trendovima.

Teorijska osnova

Općenito, selekcija bi se trebala razvijati na temelju zakona genetike. Upravo ova znanost, koja proučava mehanizme nasljednosti i varijabilnosti, omogućuje, uz pomoć različitih utjecaja, utjecaj na genotip, koji zauzvrat određuje skup svojstava i karakteristika organizma.

Također, metodologija uzgoja koristi dostignuća drugih znanosti. To su sistematika, citologija, embriologija, fiziologija, biokemija, molekularna biologija i biologija individualnog razvoja. Zbog visokih stopa razvoja navedenih područja prirodnih znanosti, otvaraju se nove perspektive u selekciji. I danas istraživanja u području genetike dosežu novu razinu, gdje je moguće ciljano modelirati potrebne značajke i svojstva pasmina životinja, biljnih sorti i sojeva mikroorganizama.

Genetika ima odlučujuću ulogu u procesu rješavanja problema uzgoja. Omogućuje, korištenjem zakona nasljeđivanja i varijabilnosti, planiranje procesa selekcije na takav način da se uzmu u obzir osobitosti nasljeđivanja određenih svojstava.

Odabir početnog genetskog materijala

Selekcija životinja, biljaka i mikroorganizama može biti učinkovita samo ako je izvorni materijal pažljivo odabran. To jest, ispravnost izbora početnih pasmina, sorti, vrsta je posljedica proučavanja njihovog podrijetla i evolucije u kontekstu onih svojstava i karakteristika kojima bi predloženi hibrid trebao biti obdaren. U potrazi potrebne obrasce u strogom redoslijedu, u obzir se uzima cijeli svjetski genski fond. Dakle, prioritet je korištenje lokalnih oblika s potrebnim značajkama i svojstvima. Nadalje, provodi se privlačenje oblika koji rastu u drugim geografskim ili klimatskim zonama, odnosno koriste se metode uvođenja i aklimatizacije. Posljednje sredstvo su metode eksperimentalne mutageneze i genetskog inženjeringa.

Uzgoj životinja: metode

U ovom području znanosti razvijaju se i proučavaju najučinkovitije metode koje omogućuju uzgoj novih pasmina domaćih životinja i poboljšanje postojećih.

Uzgoj životinja ima svoje specifičnosti koje proizlaze iz činjenice da životinje nemaju sposobnost vegetativnog i nespolnog razmnožavanja. Razmnožavaju se samo spolno. Iz ove okolnosti također proizlazi da jedinka za uzgoj potomaka mora dostići spolnu zrelost, a to utječe na vrijeme istraživanja. Također, mogućnosti selekcije ograničene su činjenicom da potomstvo jedinki u pravilu nije brojno.

Glavne metode uzgoja novih pasmina životinja, kao i biljnih sorti, mogu se nazvati selekcijom i hibridizacijom.

Uzgoj životinja, usmjeren na uzgoj novih pasmina, najčešće ne koristi masovnu, već individualnu selekciju. To je zbog činjenice da je briga o njima više individualizirana u usporedbi s brigom o biljkama. Konkretno, oko 10 ljudi brine o stoci od 100 jedinki. Dok na površini gdje rastu stotine i tisuće biljnih organizama radi od 5 do 8 uzgajivača.

Hibridizacija

Jedna od vodećih metoda je hibridizacija. U ovom slučaju, odabir životinja provodi se inbreedingom, nesrodnim križanjem i udaljenom hibridizacijom.

Pod inbreedingom podrazumijeva se hibridizacija jedinki koje pripadaju različitim pasminama iste vrste. Ova metoda omogućuje vam da dobijete organizme s novim osobinama, koje se zatim mogu koristiti u procesu uzgoja novih pasmina ili poboljšanja starih.

Izraz "inbreeding" dolazi od engleske riječi, što znači "unutar" i "uzgoj". Odnosno, provodi se križanje jedinki koje pripadaju blisko povezanim oblicima iste populacije. Kod životinja je riječ o osjemenjivanju blisko srodnih organizama (majka, sestra, kći i dr.). Svrsishodnost srodstva temelji se na činjenici da se izvorni oblik pojedine osobine razlaže na više čistih linija. Obično imaju smanjenu vitalnost. Ali ako se ove čiste linije dalje križaju jedna s drugom, tada će se primijetiti heterozis. Ovo je fenomen koji je karakteriziran pojavom u hibridnim organizmima prve generacije povećanja određenih znakova. To su posebice održivost, produktivnost i plodnost.

Uzgoj životinja, čije metode imaju prilično široka ograničenja, također koristi udaljenu hibridizaciju, što je proces izravno suprotan srodstvu. U ovom slučaju, pojedinci različitih vrsta križaju se. Cilj udaljene hibridizacije može se nazvati dobivanje životinja koje će razviti vrijedna svojstva performansi.

Primjeri su križanci magarca i konja, jaka i tura. Treba napomenuti da hibridi često ne daju potomstvo.

Istraživanja M. F. Ivanova

Slavni ruski znanstvenik M. F. Ivanov bio je zainteresiran za biologiju od djetinjstva.

Uzgoj životinja postao je predmet njegovih istraživanja kada je proučavao značajke mehanizama varijabilnosti i nasljeđivanja. Ozbiljno zainteresiran za ovu temu, M.F. Ivanov je kasnije razvio novu pasminu svinja (bijela ukrajinska). Odlikuje se visokom produktivnošću i dobrom prilagodljivošću klimatskim uvjetima. Za križanje je korištena lokalna ukrajinska pasmina, koja je bila dobro prilagođena uvjetima postojanja u stepi, ali je imala nisku produktivnost i nisku kvalitetu mesa, i engleska bijela pasmina, koja je imala visoku produktivnost, ali nije bila prilagođena za postojanje u lokalnim uvjetima. Korištene su metodološke metode parenja u srodstvu, nesrodničkog križanja, pojedinačno-masovne selekcije i odgoja. Kao rezultat dugotrajnog mukotrpnog rada postignut je pozitivan rezultat.

Izgledi razvoja selekcije

U svakoj fazi razvoja popis ciljeva i zadataka uzgoja kao znanosti određen je osobitostima zahtjeva poljoprivredne tehnologije i stočarstva, stupnjem industrijalizacije biljne proizvodnje i stočarstva. Za Rusku Federaciju vrlo je važno stvoriti sorte biljaka i pasmine životinja koje zadržavaju svoju produktivnost u različitim klimatskim uvjetima.

Osnovni pojmovi i pojmovi.

Sirovina- linije, sorte, vrste, rodovi kultiviranih ili divljih biljaka ili životinja s vrijednim gospodarskim svojstvima ili eksterijerom.

Hibridizacija(od grčkog. "hybris"- križanac) - prirodno ili umjetno križanje jedinki koje pripadaju različitim linijama, sortama, pasminama, vrstama, rodovima biljaka ili životinja.

Raznolikost- skup kultiviranih biljaka iste vrste, koje je umjetno stvorio čovjek i koje karakteriziraju: a) određene nasljedne karakteristike, b) nasljedno utvrđena produktivnost, c) strukturne (morfološke) značajke.

Vrsta- skup domaćih životinja iste vrste, koje je umjetno stvorio čovjek i koje karakteriziraju: a) određene nasljedne karakteristike, b) nasljedno utvrđena produktivnost, c) eksterijer.

Crta- potomci jedne samooplodne jedinke u biljaka, potomci u srodstvu kod životinja koje imaju većinu gena u homozigotnom stanju.

Parenje u srodstvu(intsukht, na engleskom - "uzgoj u sebi") - usko povezano križanje domaćih životinja. Prisilno samooprašivanje kod biljaka koje se međusobno oprašuju.

inbreeding depresija- smanjenje održivosti i produktivnosti kod životinja i biljaka dobivenih inbreedingom, zbog prijelaza većine gena u homozigotno stanje.

heterozis- snažan razvoj hibrida dobivenih križanjem samooplodnih (čistih) linija, od kojih je jedna homozigotna za dominantne, druga za recesivne gene.

Podloga za podlogu- biljka vlastitog korijena (ukorijenjena), koja se cijepi.

Potomak- reznica biljke ili pupoljak koji se cijepi na biljku izvornog korijena.

Poliploidija- višestruko povećanje diploidnog ili haploidnog skupa kromosoma uzrokovano mutacijom.

Mutageneza(od lat. "mutacija"- promjena, promjena i grč. "genos"- formiranje) - metoda u selekciji viših biljaka i mikroorganizama, koja vam omogućuje umjetno dobivanje mutacija kako bi se povećala produktivnost.

Biotehnologija- korištenje živih organizama i bioloških procesa u proizvodnji. Biološki tretman Otpadne vode, biološka zaštita biljaka, kao i sinteza bjelančevina krmiva, aminokiselina u industrijskim uvjetima, proizvodnja dosad nedostupnih lijekova (hormona inzulina, hormona rasta, interferona), stvaranje novih biljnih sorti, pasmina životinja, mikrobnih vrsta , itd. - to su glavni pravci novih grana znanosti i industrije.

Genetski inženjering- znanost koja stvara nove kombinacije gena u molekuli DNA. Sposobnost rezanja i spajanja molekule DNK omogućila je stvaranje hibridne bakterijske stanice s ljudskim genima odgovornim za sintezu hormona inzulina i interferona. Ovaj razvoj koristi se u farmaceutskoj industriji za dobivanje lijekova. Uz pomoć transplantacije gena stvaraju se biljke otporne na bolesti, nepovoljne uvjete okoliša, s većim učinkom fotosinteze i fiksacije atmosferskog dušika.

ZAKON HOMOLOŠKOG NIZA NASLJEDNE VARIJABILNOSTI (N. I. VAVILOV):

Vrste i rodovi koji su genetski bliski karakterizirani su sličnim nizom nasljedne varijabilnosti.

Tablica 53. Središta podrijetla kultiviranih biljaka (prema N. I. Vavilovu)

Tablica 54. Glavne metode odabira

Tablica 55. Metode selekcije i genetski rad I. V. Michurina

Zadaci i testovi na temu "Tema 13. "Izbor.""

• Uzgoj i biotehnologija - Osnove genetike. Obrasci nasljeđivanja Opći biološki obrasci (9.-11. razredi)

  Lekcije: 3 Zadaci: 9 Testovi: 1

• Završna provjera znanja iz tema Plosnati, Okrugli i Anelidi - Beskralježnjaci (osim člankonožaca) Životinje (7. razred)

  Zadatci: 20 Testovi: 2

• Smjerovi biologije

  Lekcije: 3 zadatka: 4 testa: 1

• Metode istraživanja u biologiji. Uređaj povećala - Biologija - proučavanje živih organizama Bakterije. gljive. Biljke (5.-6. razred)

  Lekcije: 4 zadatka: 5 testova: 1

• biljna stanica - Stanična građa biljaka Bakterije. gljive. Biljke (5.-6. razred)

  Lekcija: 1 Zadaci: 7 Testovi: 1

Nakon što ste obradili ove teme, trebali biste moći:

1. Dati definicije: gen, dominantna osobina; recesivna osobina; alel; homologni kromosomi; monohibridno križanje, crossing over, homozigotni i heterozigotni organizam, samostalna rasprostranjenost, potpuna i nepotpuna dominacija, genotip, fenotip.
2. Koristeći Punnettovu rešetku, ilustrirajte križanja za jednu ili dvije osobine i naznačite koji se brojčani omjeri genotipova i fenotipova mogu očekivati ​​kod potomaka iz tih križanja.
3. Navedite pravila nasljeđivanja, segregacije i nezavisne raspodjele svojstava, čije je otkriće Mendelov doprinos genetici.
4. Objasnite kako mutacije mogu utjecati na protein kodiran određenim genom.
5. Navedite moguće genotipove osoba krvne grupe A; U; AB; OKO.
6. Navedite primjere poligenih svojstava.
7. Navesti kromosomski mehanizam determinacije spola i tipove nasljeđivanja spolno vezanih gena u sisavaca, te podatke koristiti u rješavanju problema.
8. Objasniti razliku između spolno vezanih i spolno ovisnih svojstava; dati primjere.
9. Objasnite kako se nasljeđuju ljudske genetske bolesti kao što su hemofilija, daltonizam, anemija srpastih stanica.
10. Navedite značajke metoda uzgoja biljaka i životinja.
11. Navedite glavne smjerove biotehnologije.
12. Kako bismo mogli riješiti najjednostavnije genetske probleme pomoću ovog algoritma:

    Algoritam rješavanja problema

    • Odredite dominantno i recesivno svojstvo na temelju rezultata križanja prve (F1) i druge (F2) generacije (prema uvjetu zadatka). Unesite slovne oznake: A - dominantno i - recesivno.
    • Zapišite genotip jedinke s recesivnim svojstvom ili jedinke s genotipom poznatim po stanju problema i gametama.
    • Napiši genotip F1 hibrida.
    • Napravite dijagram drugog križanja. Upišite gamete F1 hibrida u Punnettovu mrežu vodoravno i okomito.
    • Zapišite genotipove potomaka u stanicama koje se križaju s gametom. Odredite omjer fenotipova u F1.

Shema dizajna zadatka.

Slovne oznake:
a) dominantna osobina _______________
b) recesivno svojstvo _______________

Gamete

F1(genotip prve generacije)

Punnettova rešetka

Omjer fenotipa u F2: _____________________________
Odgovor:_________________________

Primjeri rješavanja problema monohibridnog križanja.

Zadatak."U obitelji Ivanov dvoje je djece: kći smeđih očiju i sin plavih očiju. Majka ove djece je plavooka, ali su njezini roditelji imali smeđe oči. Kako se boja očiju nasljeđuje kod ljudi? Koje su genotipovi svih članova obitelji? Boja očiju je monogena autosomna osobina."

Svojstvo boje očiju kontrolira jedan gen (po stanju). Majka ove djece je plavooka, a njeni roditelji su imali smeđe oči. To je moguće samo u TOM slučaju ako su oba roditelja bila heterozigoti, dakle, smeđe oči dominiraju nad plavim. Tako su baka, djed, otac i kćer imali genotip (Aa), a majka i sin - aa.

Zadatak."Pijetao s ružičastim češljem križan je s dvije kokoši koje također imaju ružičasti češalj. Prva je dala 14 kokoši, sve s ružičastim češljem, a druga - 9 pilića, od kojih 7 s ružičastim češljem i 2 s listom. češalj Oblik češlja je monogena autosomna osobina Koji su genotipovi sva tri roditelja?

Prije određivanja genotipova roditelja, potrebno je otkriti prirodu nasljeđivanja oblika češlja kod pilića. Kad je pijetao križan s drugom kokošju, pojavila su se 2 pileta s češljem u obliku lista. To je moguće kada su roditelji heterozigoti, stoga se može pretpostaviti da ružičasti oblik češlja kod pilića dominira nad listolikim. Dakle, genotipovi pijetla i druge kokoši su Aa.

Kada je isti pijetao križan s prvom kokošju, nije primijećeno razdvajanje, dakle, prva kokoš je bila homozigotna - AA.

Zadatak."U obitelji smeđookih roditelja dešnjaka rođeni su dvojajčani blizanci od kojih je jedan smeđooki ljevak, a drugi plavooki dešnjak. Kolika je vjerojatnost rođenja sljedećeg dijete, slično svojim roditeljima?"

Rođenje plavookog djeteta kod roditelja smeđih očiju ukazuje na recesivnost plave boje očiju, odnosno rođenje ljevorukog djeteta kod roditelja dešnjaka ukazuje na recesivnost boljeg posjedovanja lijeve ruke. u usporedbi s desnicom. Uvedimo oznaku alela: A - smeđe oči, a - Plave oči, B - desnoruki, c - ljevoruki. Odredimo genotipove roditelja i djece:

A_vv - fenotipski radikal, koji pokazuje da je ovo dijete ljevak sa smeđim očima. Genotip ovog djeteta može biti - Aavv, AAvv.

Daljnje rješavanje ovog problema provodi se na tradicionalan način, konstruiranjem Punnettove rešetke.

Podvučeno je 9 varijanti potomaka koji nas zanimaju. Ukupno opcije 16, tako da je vjerojatnost da ćete imati dijete koje izgleda kao njihovi roditelji 9/16.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Opća biologija". Moskva, "Prosvjetljenje", 2000

• Tema 10. "Monohibridno i dihibridno križanje." § 23-24 str. 63-67
• Tema 11. "Genetika spola." § 28-29 str. 71-85
• Tema 12. „Mutacijski i modifikacijska varijabilnost." §30-31 str. 85-90
• Tema 13. "Izbor." §32-34 str. 90-97

Školska br.643

Sažetak biologije

"Metode odabira"

Učenici 9B razreda

Zharova Anna

Učiteljica Dubovik O. A.

Sankt Peterburg 2008.-2009

Sadržaj

Metode uzgoja biljaka

Metode uzgoja životinja

Povijest odabira

Definicija selekcije, osnovne metode

Selekcija je evolucija koju pokreću ljudi

N. I. Vavilov

Oplemenjivanje je znanost o metodama stvaranja i poboljšanja pasmina životinja, biljnih sorti, sojeva mikroorganizama u svrhu povećanja njihove produktivnosti, povećanja otpornosti na bolesti, štetnike, prilagodbe lokalnim uvjetima i dr. Uzgoj se također naziva grana poljoprivrede koja se bavi razvojem novih sorti i hibrida usjeva i pasmina životinja. Glavne metode uzgoja su selekcija i hibridizacija, kao i mutageneza (metoda formiranja u selekciji viših biljaka i mikroorganizama, koja vam omogućuje umjetno dobivanje mutacija kako bi se povećala produktivnost), poliploidija (višestruko povećanje diploidnog ili haploidnog skupa). kromosoma uzrokovane mutacijom), stanične (kombinacija metoda izgradnje stanica novog tipa na temelju njihova uzgoja, hibridizacije i rekonstrukcije)i genetski inženjering (znanost koja stvara nove kombinacije gena u molekuli DNK). U pravilu se ove metode kombiniraju. Ovisno o načinu razmnožavanja vrste, koristi se masovna ili pojedinačna selekcija. Križanje različitih sorti biljaka i životinjskih pasmina temelj je povećanja genetske raznolikosti potomaka

Metode uzgoja biljaka

Glavne metode oplemenjivanja biljaka posebno su selekcija i hibridizacija. Za biljke koje se unakrsno oprašuju, koristi se masovni odabir jedinki sa željenim svojstvima. Inače je nemoguće dobiti materijal za daljnje križanje. Ako se želi dobiti čista linija, odnosno genetski homogena sorta, tada se koristi individualna selekcija, u kojoj se samooprašivanjem dobiva potomstvo od jedne jedinke poželjnih svojstava.

Za konsolidaciju korisnih nasljednih svojstava potrebno je povećati homozigotnost nove sorte. Ponekad se za to koristi samooprašivanje biljaka koje se unakrsno oprašuju. U ovom slučaju, štetni učinci recesivnih gena mogu se fenotipski očitovati. Glavni razlog za to je prijelaz mnogih gena u homozigotno stanje. U svakom organizmu, nepovoljni mutirani geni postupno se nakupljaju u genotipu. Najčešće su recesivni i ne pojavljuju se fenotipski. Ali kada se samooplode, prelaze u homozigotno stanje i dolazi do nepovoljne nasljedne promjene. U prirodi, kod samooplodnih biljaka, recesivni mutantni geni brzo postaju homozigotni i takve biljke umiru.

Unatoč štetnim učincima samooprašivanja, često se koristi kod unakrsno oprašenih biljaka za proizvodnju homozigotnih ("čistih") linija sa željenim svojstvima. To dovodi do smanjenja prinosa. Međutim, tada se vrši unakrsno oprašivanje između različitih samooplodnih linija i kao rezultat, u nekim slučajevima, dobivaju se hibridi visokog prinosa koji imaju svojstva koja je želio oplemenjivač. Ovo je metoda međulinijske hibridizacije, u kojoj se često opaža učinak heterozisa (heteroza je snažan razvoj hibrida dobivenih križanjem "čistih" linija, od kojih je jedna homozigotna za dominantne, druga za recesivne gene): prvi- generacijski hibridi imaju visoke prinose i otpornost na štetne utjecaje. Heteroza je tipična za hibride prve generacije, koji se dobivaju križanjem ne samo različitih linija, već i različitih sorti, pa čak i vrsta. Glavni uzrok heterozisa je eliminacija štetne manifestacije nakupljenih recesivnih gena u hibridima. Drugi razlog je kombinacija dominantnih gena roditeljskih jedinki u hibridima i međusobno pojačavanje njihovih učinaka.

Eksperimentalna poliploidija se široko koristi u uzgoju biljaka, jer poliploide karakterizira brz rast, velika veličina i visok prinos. Umjetni poliploidi se dobivaju pomoću kemikalija koje uništavaju vreteno diobe, zbog čega se duplicirani kromosomi ne mogu raspršiti, ostajući u jednoj jezgri.

Prilikom stvaranja novih sorti pomoću umjetne mutageneze, istraživači koriste zakon homologne serije N. I. Vavilova. Organizam koji je dobio nova svojstva kao rezultat mutacije naziva se mutant. Većina mutanata ima smanjenu sposobnost preživljavanja i iskorijenjeni su u procesu prirodne selekcije. Za evoluciju ili selekciju novih pasmina i sorti potrebne su one rijetke jedinke koje imaju povoljne ili neutralne mutacije.

Metode uzgoja životinja

Osnovni principi uzgoja životinja ne razlikuju se od principa uzgoja biljaka. Međutim, selekcija životinja ima neke značajke: karakterizira ih samo spolno razmnožavanje; u osnovi vrlo rijetka promjena generacije (u većine životinja nakon nekoliko godina); broj jedinki u podmlatku je mali.

Jedno od najvažnijih dostignuća čovjeka u zoru njegovog formiranja i razvoja (prije 10-12 tisuća godina) bilo je stvaranje stalnog i prilično pouzdanog izvora hrane pripitomljavanjem divljih životinja. Glavni čimbenik pripitomljavanja je umjetna selekcija organizama koji zadovoljavaju ljudske zahtjeve. Domaće životinje imaju visoko razvijene individualne osobine, često beskorisne ili čak štetne za njihovo postojanje u prirodnim uvjetima, ali korisne za ljude. Stoga u prirodnim uvjetima ne mogu postojati udomaćeni oblici.

Pripitomljavanje je bilo popraćeno selekcijom, najprije nesvjesnom (odabir onih jedinki koje su bolje izgledale, mirnije naravi, posjedovale druge osobine vrijedne za čovjeka), zatim svjesnom, odnosno metodičkom. Raširena uporaba metodičke selekcije usmjerena je na formiranje kod životinja određenih kvaliteta koje zadovoljavaju ljude.

Odabir roditeljskih oblika i vrsta križanja životinja provodi se uzimajući u obzir cilj koji je postavio uzgajivač. Životinje za uzgoj ocjenjuju se ne samo po vanjskim znakovima, već i po podrijetlu i kvaliteti potomaka. Stoga je potrebno dobro poznavati njihov pedigre. Prema osobinama predaka, osobito po majčinoj liniji, može se s određenom vjerojatnošću suditi o genotipu proizvođača.

U uzgojnom radu sa životinjama uglavnom se koriste dvije metode križanja: outbreeding (nesrodničko križanje) i inbreeding (blisko srodničko).

Outbreeding između jedinki iste pasmine ili različite pasmineživotinja, uz daljnju strogu selekciju, dovodi do održavanja korisnih svojstava i njihovog jačanja u sljedećim generacijama.

Kod inbridinga se kao početni oblici koriste braća i sestre ili roditelji i potomci. Takvo križanje je u određenoj mjeri slično samooprašivanju kod biljaka, što također dovodi do povećanja homozigotnosti i, kao rezultat toga, do konsolidacije ekonomski vrijednih svojstava u potomstvu.

U uzgoju, inbreeding je obično samo jedan korak u poboljšanju pasmine. Potom slijedi križanje različitih međulinjskih hibrida, čime neželjeni recesivni aleli prelaze u heterozigotno stanje i znatno se smanjuju štetni učinci srodstva.

Kod domaćih životinja, kao i kod biljaka, uočava se fenomen heteroze: tijekom križanja ili međuvrstnih križanja, hibridi prve generacije doživljavaju posebno snažan razvoj i povećanje održivosti.

Heterozis se široko koristi u industrijskom uzgoju peradi i svinja, budući da se prva generacija hibrida izravno koristi u gospodarske svrhe.

Daljinska hibridizacija domaćih životinja manje je učinkovita od hibridizacije biljaka. Interspecifični hibridi životinja često su sterilni. Ali u nekim slučajevima, udaljena hibridizacija je popraćena normalnom fuzijom gameta, normalnom mejozom i daljnjim razvojem embrija, što je omogućilo dobivanje nekih pasmina koje kombiniraju vrijedne značajke obiju vrsta korištenih u hibridizaciji.

Povijest odabira

U početku se selekcija temeljila na umjetnoj selekciji, kada osoba odabire biljke ili životinje sa osobinama koje ga zanimaju. Sve do XVI-XVII stoljeća. selekcija se odvijala nesvjesno, odnosno čovjek je npr. odabrao najbolje, najveće sjemenke pšenice za sjetvu, ne razmišljajući da mijenja biljke u smjeru u kojem je trebao.

Tek u prošlom stoljeću čovjek je, još ne poznavajući zakone genetike, počeo svjesno ili ciljano koristiti selekciju, križajući one biljke koje su ga u najvećoj mjeri zadovoljile.

Međutim, metodom selekcije, osoba ne može dobiti fundamentalno nova svojstva u uzgojenim organizmima, jer je tijekom selekcije moguće izolirati samo one genotipove koji već postoje u populaciji. Stoga se za dobivanje novih pasmina i sorti životinja i biljaka koristi hibridizacija (križanje), križanje biljaka s poželjnim svojstvima i, u budućnosti, odabir iz potomstva onih jedinki u kojima korisna svojstva najizraženije.

Znanstvenici koji su pridonijeli razvoju uzgoja i genetike

1) G. Mendel

Ovaj njemački znanstvenik postavio je temelje moderne genetike, utvrdivši 1865. godine načelo diskretnosti (diskontinuiteta), nasljeđivanja karakteristika i svojstava organizama. Također je dokazao metodu križanja (na primjeru graška) i potkrijepio tri zakona, kasnije nazvana po njemu.

2) T. H. Morgan

Početkom dvadesetog stoljeća ovaj američki biolog potkrijepio je kromosomsku teoriju nasljeđa prema kojoj su nasljedne osobine određene kromosomima – organelama jezgre svih tjelesnih stanica. Znanstvenik je dokazao da su geni linearno smješteni među kromosomima i da su geni jednog kromosoma međusobno povezani.

3) C. Darwin

Ovaj znanstvenik, utemeljitelj teorije o podrijetlu čovjeka od majmuna, proveo je veliki broj eksperimenata hibridizacije, u nizu od kojih je uspostavljena teorija o podrijetlu čovjeka.

4) T. Fairchild

Po prvi put 1717. godine dobio je umjetne hibride. To su bili hibridi karanfila, koji su nastali križanjem dva različita roditeljska oblika.

5) I. I. Gerasimov

Godine 1892. ruski botaničar Gerasimov proučavao je utjecaj temperature na stanice zelene alge Spirogyra i otkrio nevjerojatan fenomen – promjenu broja jezgri u stanici. Nakon izlaganja niskoj temperaturi ili tabletama za spavanje, uočio je pojavu stanica bez jezgre, kao i s dvije jezgre. Prva je ubrzo umrla, a stanice s dvije jezgre uspješno su se podijelile. Pri prebrojavanju kromosoma pokazalo se da ih ima dvostruko više nego u običnim stanicama. Tako je otkrivena nasljedna promjena povezana s mutacijom genotipa, tj. cijeli set kromosoma u stanici. Naziva se poliploidijom, a organizmi s povećanim brojem kromosoma nazivaju se poliploidima.

5) M. F. Ivanov

Izuzetnu ulogu u uzgoju životinja odigrala su postignuća poznatog sovjetskog uzgajivača Ivanova, koji je razvio suvremena načela selekcije i križanja pasmina. Sam je široko uveo genetička načela u praksu uzgoja, kombinirajući ih s odabirom uvjeta za odgoj i hranidbu, povoljnih za razvoj svojstava pasmine. Na temelju toga stvorio je tako izvanredne pasmine životinja kao što su bijela ukrajinska stepska svinja i Askanian rambouillet.

6) J. Wilmut

U posljednjem desetljeću aktivno se proučava mogućnost umjetnog masovnog kloniranja jedinstvenih životinja vrijednih za poljoprivredu. Glavni pristup je prijenos jezgre iz diploidne somatske stanice u jajnu stanicu iz koje je prethodno uklonjena vlastita jezgra. Jaje sa zamijenjenom jezgrom stimulira se na drobljenje (često električnim udarom) i stavlja u životinje na gestaciju. Na taj se način 1997. godine u Škotskoj pojavila ovca Dolly iz jezgre diploidne stanice mliječne žlijezde ovce donora. Ona je postala prvi klon umjetno dobiven od sisavaca. Upravo je ovaj slučaj bio uspjeh Wilmuta i njegovih suradnika.

7) S. S. Četverikov

Dvadesetih godina prošlog stoljeća pojavile su se i počele razvijati mutacijska i populacijska genetika. Populacijska genetika je područje genetike koje proučava glavne čimbenike evolucije - naslijeđe, varijabilnost i selekciju - u specifičnim okolišnim uvjetima, populacijama. Utemeljitelj ovog trenda bio je sovjetski znanstvenik Chetverikov.

8) N. K. Kolcov

Tridesetih godina prošlog stoljeća ovaj je genetičar sugerirao da su kromosomi divovske molekule, predviđajući tako nastanak novog pravca u znanosti - molekularne genetike.

9) N. I. Vavilov

Sovjetski znanstvenik Vavilov utvrdio je da se slične mutacijske promjene događaju u srodnim biljkama, na primjer, u pšenici u boji klasa, spinoznosti. Taj se obrazac objašnjava sličnim sastavom gena u kromosomima srodnih vrsta. Vavilovljevo otkriće nazvano je zakonom homoloških nizova. Na temelju njega može se predvidjeti pojava određenih promjena na kulturnim biljkama.

10) I. V. Michurin

Bavi se hibridizacijom stabala jabuka. Zahvaljujući tome, izveo je novu sortu Antonovka od šest grama. A njegovi hibridi jabuka često se nazivaju "Mičurinove jabuke"

Primjeri selekcije živih organizama

U poslu s krznom od velike je važnosti odabir prirodnih mutacija koje se odlikuju novom lijepom bojom. Takav odabir vrlo brzo daje pozitivne rezultate. To se može pokazati na novim pasminama lisica: srebrno-crna, platinasta i bijela. Srebrno-crna lisica, koja je dovedena u SSSR 1927. godine, tijekom 20 godina selekcijskog rada stekla je niz svojstava koja je razlikuju od izvornog oblika. Platinasta lisica uzgojena je selekcijom iz skupine srebrnocrnih koji su imali veliku količinu srebrne dlake. Platinasta lisica ima velike bijele mrlje na prsima, trbuhu, šapama i njušci.

Dobar primjer je pasmina svinja koju je uzgojio akademik M. F. Ivanov - ukrajinska bijela stepa. Prilikom stvaranja ove pasmine korištene su krmače lokalnih ukrajinskih svinja s malom težinom i niskom kvalitetom mesa i masti, ali dobro prilagođene lokalnim uvjetima. Muški očevi bili su bijeli engleski nerastovi. Hibridni podmladak ponovno je križan s engleskim nerastovima, primjenjivan je inbreeding u nekoliko generacija, stvorene su različite linije čijim križanjem su dobiveni preci nove pasmine, koja se kvalitetom mesa i težinom nije razlikovala od engleske pasmine, a u izdržljivost - od ukrajinskih svinja.

Dokazano je da je doprinos oplemenjivanja udvostručenju prinosa glavnih poljoprivrednih kultura, ostvarenih u zadnjih četvrt stoljeća u razvijenim zemljama, oko 50%. Takozvani " zelena revolucija»U poljoprivredi Meksika, Indije i niza drugih zemalja koriste se nisko rastuće (s visinom stabljike 100-110 cm), polupatuljaste (80-100 cm) i patuljaste (60-80 cm) sorte riže. , pšenica itd. Odlikuju se ne samo visokom otpornošću na polijeganje, već i visokom produktivnošću klasa, uglavnom zbog povećanog broja zrna u njemu. Takve sorte daju prinose iznad 60 c/ha. Proizvodnja pšenice u Meksiku i Indiji od 1950. do 1970. porasla je više od 8 puta; obrađena površina se udvostručila, a prinos učetverostručio. Slične sorte pšenice također su stvorene u Rusiji (na primjer, Donskaya polupatuljasta i Mironovskaya niska).

Popis korištenih izvora

1. http://naexamen.ru/answer/11/biol/600.shtml

2. http://www.biorg.ru/metodiselekcii.html

3. http://shkola.lv/index.php?mode=lsntheme&themeid=113

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Selection

5. http://schools.keldysh.ru/school1413/pro_2005/per/Metan.htm

6. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/163134

7. http://sbio.info/page.php?id=39

8. http://www.beekeeping.orc.ru/Arhiv/a2007/n1007_10.htm