Metodi di selezione moderna. Allevamento vegetale, metodi

Nelle piante, viene effettuato mediante autoimpollinazione forzata di forme impollinatrici incrociate ( consanguineità). Negli animali, questo è l'incrocio di individui che hanno uno stretto grado di parentela e, quindi, somiglianza genetica. La consanguineità viene utilizzata per produrre linee pure o omozigoti. Di per sé, queste linee non hanno valore selettivo, poiché la consanguineità è accompagnata da depressione dello sviluppo. L'effetto negativo della consanguineità è spiegato dalla transizione allo stato omozigote di molti geni recessivi dannosi. Un fenomeno simile, in particolare, si osserva in una persona con matrimoni imparentati, sulla base dei quali sono vietati. Allo stesso tempo, in natura, esistono specie di piante e animali per le quali l'autogamia è la norma (grano, orzo, piselli, fagioli), il che può essere spiegato solo supponendo che abbiano un meccanismo che impedisce l'eliminazione di combinazioni dannose di geni.

Nell'allevamento, le linee inbred di piante e animali sono ampiamente utilizzate per ottenere ibridi interlinea. Tali ibridi hanno pronunciato eterosi, anche in relazione alla sfera generativa. In particolare, in questo modo si ottengono semi di mais ibrido, che vengono seminati con la maggior parte della superficie mondiale assegnata a questa coltura.

Sulla base della consanguineità del famoso allevatore Saratov E.M. Plachek è stata creata un'eccezionale varietà di girasole Saratov 169.

L'opposto di consanguineità è ibridazione- incrocio di organismi non imparentati. Insieme a incroci e incroci, include anche incroci e incroci, se i genitori non avevano antenati comuni in 4-6 generazioni. Questo è il tipo più comune di incroci, poiché gli ibridi sono più vitali e resistenti agli effetti dannosi, ad es. presentano un certo grado di eterosi. Il fenomeno dell'eterosi fu descritto per la prima volta dall'eccezionale ibridatore tedesco del XVIII secolo. I. Kelreuter. Tuttavia, la natura di questo fenomeno non è ancora del tutto chiara. Si ritiene che l'eterosi sia dovuta al vantaggio dello stato eterozigote per molti geni, nonché a un gran numero di alleli dominanti favorevoli e alla loro interazione.

Un punto essenziale che complica l'uso dell'eterosi nell'allevamento è la sua attenuazione nelle generazioni successive. A questo proposito, gli allevatori devono affrontare il compito di sviluppare metodi per fissare l'eterosi negli ibridi. Uno di questi, i genetisti considerano il trasferimento di piante ibride alla modalità di riproduzione apomittica.

Un altro tipo di incrocio utilizzato nell'allevamento è ibridazione a distanza. Comprende incroci tra varietà, specie e generi. L'incrocio di forme geneticamente distanti è difficile a causa della loro incompatibilità, che può manifestarsi a diversi livelli. Ad esempio, nelle piante con ibridazione a distanza, la crescita dei tubi pollinici sullo stigma del pistillo può essere assente, negli animali una discrepanza nei tempi di riproduzione o differenze nella struttura degli organi riproduttivi può servire da ostacolo. Tuttavia, nonostante l'esistenza di barriere, l'ibridazione interspecifica viene effettuata sia in natura che sperimentalmente. Per superare il non incrocio di specie, gli allevatori sviluppano metodi speciali. Ad esempio, gli ibridi tra il mais e il suo parente selvatico apomittico, il tripsaco, si ottengono accorciando gli stimmi del mais alla lunghezza dei tubi pollinici del tripsaco. Con ibridazione a distanza di frutta I.V. Michurin ha sviluppato tali metodi per superare il non incrocio, come il metodo della convergenza vegetativa preliminare (innesto), il metodo del mediatore, l'impollinazione con una miscela di polline di diverse specie, ecc. Ad esempio, per ottenere un ibrido di pesca con freddo -resistenti mandorle mongole, ha precedentemente incrociato le mandorle con la pesca semi-coltivata di David. Avendo ricevuto un intermediario ibrido, lo ha incrociato con una pesca.

Negli anni '20. 20 ° secolo presso l'Istituto di ricerca agricoltura Sud-est a Saratov G.K. Meister ottenne i primi ibridi frumento-segale, che furono seminati su aree abbastanza vaste. Qui, l'eccezionale allevatore A.P. Shekhurdin, sulla base dell'incrocio di grano tenero e duro, ottenne varietà di grano tenero di alta qualità Sarrubra, Sarroza, che fungevano da donatori di geni per altre notevoli varietà e venivano coltivate nella regione del Volga su vaste aree. Nel 1930 N.V. Tsitsin per la prima volta al mondo ha incrociato il grano con l'erba di grano e presto S.M. Verushkin ha ottenuto ibridi tra grano ed elimus. Già a metà degli anni '30. Gli scienziati di Saratov sono diventati leader nel nostro paese nel campo dell'allevamento di grano e girasole. E ora centinaia di migliaia di ettari vengono seminati con varietà di grano e girasole, allevate dagli allevatori di Saratov. Creato da N.N. La varietà Saltykov di grano duro invernale Yantar Povolzhya è stata premiata con l'oro e medaglie d'argento VVC.

Metodo di ibridazione a distanza In diversi paesi sono state ottenute varietà di patate, tabacco, cotone e canna da zucchero resistenti a malattie e parassiti.

Il punto negativo dell'ibridazione a distanza è la sterilità parziale o completa degli ibridi a distanza, causata principalmente da disturbi meiotici durante la formazione delle cellule germinali. Le violazioni possono verificarsi sia con la coincidenza che con la differenza nel numero di cromosomi nelle forme originali. Nel primo caso la causa delle violazioni è la mancanza di omologia dei set cromosomici e la violazione del processo di coniugazione, nel secondo si aggiunge anche la formazione di gameti con numero sbilanciato di cromosomi. Anche se tali gameti sono vitali, gli aneuploidi derivano dalla loro fusione nella prole, che spesso si rivela non vitale e viene eliminata. Ad esempio, quando si incrociano 28 cromosomi e 42 cromosomi di specie di grano, si formano ibridi con 35 cromosomi. Negli ibridi F2, il numero di cromosomi varia da 28 a 42. Nelle generazioni successive, le piante con numeri sbilanciati vengono gradualmente eliminate e alla fine rimangono solo due gruppi con cariotipi parentali.

Con l'ibridazione a distanza, nel processo di formazione degli ibridi, avviene un processo di formazione: si formano forme ibride con nuove caratteristiche. Ad esempio, nella progenie di ibridi di gramigna di grano compaiono forme a più fiori, spighe ramificate, ecc .. Queste forme, di regola, sono geneticamente instabili e per la loro stabilizzazione è necessario un lungo periodo di tempo. Tuttavia, è l'ibridazione a distanza che consente agli allevatori di risolvere problemi che non possono essere risolti con altri metodi. Ad esempio, tutte le varietà di patate sono fortemente colpite da varie malattie e parassiti. È stato possibile ottenere varietà resistenti solo prendendo in prestito questa proprietà da specie selvatiche.

Una fase obbligatoria di qualsiasi processo di selezione, compreso l'uso del metodo di ibridazione, è selezione, con cui il selezionatore consolida i tratti necessari per creare una nuova varietà o razza.

Ch. Darwin ha distinto due tipi di selezione artificiale: inconscia e metodica. Per molti millenni le persone hanno inconsciamente selezionato, selezionato i migliori esemplari di piante e animali in base ai tratti che li interessavano. È grazie a questa selezione che sono state create tutte le piante coltivate.

Con una selezione metodica, una persona si pone in anticipo un obiettivo, quali segni e in quale direzione cambierà. Questa forma di selezione iniziò ad essere utilizzata dalla fine del XVIII secolo. e ha ottenuto risultati eccezionali nel miglioramento degli animali domestici e delle piante coltivate.

La selezione può essere di massa e individuale. Selezione di massa- più semplice e conveniente. Con la selezione di massa, viene selezionato contemporaneamente un gran numero di individui della popolazione con il tratto desiderato, il resto viene scartato. Nelle piante, i semi di tutti gli individui selezionati vengono combinati e seminati in un'area. La selezione di massa può essere singola e multipla, che è determinata, prima di tutto, dal metodo di impollinazione delle piante: negli incroci, la selezione viene solitamente effettuata su più generazioni fino al raggiungimento dell'uniformità della prole. A volte la selezione continua continuamente per evitare la perdita di tratti preziosi. Un gran numero di vecchie varietà di piante agricole sono state create dalla selezione di massa, ad esempio la varietà di grano saraceno Bogatyr, creata all'inizio del XX secolo, e ora rimane una delle migliori varietà di questa coltura.

Metodo di selezione individuale più complesso e dispendioso in termini di tempo, ma molto più efficace. Una nuova varietà con selezione individuale viene creata da un singolo esemplare d'élite. Il metodo prevede la selezione della progenie di questa pianta per un certo numero di generazioni, il che rende molto lunga la procedura per la creazione di una varietà.

La selezione individuale è ampiamente utilizzata nell'allevamento di animali. In questo caso viene utilizzato il metodo padre per progenie, in cui il valore genetico del padre viene determinato in base alla qualità della prole. Ad esempio, la qualità dei tori viene giudicata in base alle prestazioni delle loro figlie. Un altro metodo di valutazione è chiamato sibselection. In questo caso, la valutazione viene effettuata in base alla produttività delle persone imparentate: fratelli e sorelle.

La più efficace sarà la selezione, che viene effettuata sullo sfondo di un ambiente che rivela al massimo le capacità ereditarie dell'organismo. Non può essere selezionato per la tolleranza alla siccità nei climi umidi. Spesso la selezione viene effettuata appositamente in condizioni estreme create artificialmente, ad es. su uno sfondo provocatorio.

Selezione e ibridazione sono metodi di allevamento tradizionali che hanno svolto a lungo un ruolo importante negli schemi di allevamento. Tuttavia, il successo dello sviluppo della genetica nel ventesimo secolo. ha portato a un significativo arricchimento dell'arsenale dei metodi di allevamento. In particolare, tali fenomeni genetici come poliploidia, aploidia, maschiosterilità citoplasmatica (CMS).

Autopoliploidi molte colture, come la segale, il trifoglio, la menta, la rapa, vengono utilizzate come materiale di partenza per la creazione di nuove varietà. Nella RDT e in Svezia nella prima metà del XX secolo. Sono state ottenute varietà di segale tetraploidi a gambo corto, con chicco più grosso rispetto alle varietà diploidi. Accademico N.V. Tsitsin ha creato la segale ramificata tetraploide con un'elevata produttività. V.V. Sacharov e A.R. Zhebrak ha ottenuto forme tetraploidi di grano saraceno a seme grosso con un alto contenuto di nettare.

Basato poliploidia I maggiori risultati sono stati ottenuti nella selezione delle barbabietole da zucchero. Sono state create varietà triploidi ibride che combinano rese elevate con un alto contenuto di zucchero nelle radici. Allo stesso tempo, sono state create varietà tetraploidi ad alto rendimento e ibridi di barbabietola da zucchero e da foraggio. Incrociando le forme tetraploide e diploide dell'anguria, il genetista giapponese G. Kihara ha ottenuto un'anguria senza semi, caratterizzata da resa elevata e gusto eccellente.

Nella selezione di un certo numero di piante, ha trovato applicazione anche un'altra forma di poliploidia: allopoliploidia. Gli allopoliploidi sono ibridi interspecifici in cui l'insieme dei cromosomi è raddoppiato o più. Quando si raddoppia l'insieme diploide dei cromosomi di un ibrido ottenuto dall'incrocio di due specie o generi diversi, si formano fertili tetraploidi, chiamati anfidiploidi. Sono caratterizzati da una pronunciata eterosi, che persiste nelle generazioni successive. L'anfidiploide, in particolare, è un nuovo raccolto di cereali: il triticale. È stato ricevuto da V.E. Pisarev incrociando grano tenero invernale (2 N= 42) con segale invernale (2 N= 14). Per raddoppiare il set di cromosomi in un ibrido intergenerico di 28 cromosomi, le piante sono state trattate con colchicina, un veleno cellulare che blocca la segregazione cromosomica durante la meiosi. I risultanti anfidiploidi triticali a 56 cromosomi sono caratterizzati da un alto contenuto di proteine, lisina, orecchie grandi, crescita rapida, maggiore resistenza alle malattie e resistenza invernale. Il Triticale a 42 cromosomi ha un valore riproduttivo ancora maggiore. Sono ancora più produttivi e resistenti alle influenze dannose.

L'uso della colchicina per la produzione artificiale di poliploidi ha rivoluzionato il campo della poliploidia sperimentale. Con il suo aiuto, sono state ottenute forme triploidi e tetraploidi in più di 500 specie di piante. Alcune dosi di radiazioni ionizzanti hanno anche un effetto poliploizzante.

L'uso del fenomeno dell'aploidia ha aperto grandi prospettive nello sviluppo della tecnologia per la rapida creazione di linee omozigoti raddoppiando il set di cromosomi negli aploidi. La frequenza dell'aploidia spontanea nelle piante è molto bassa (nel mais è un aploide ogni mille diploidi), e quindi sono stati sviluppati metodi per la produzione in serie di aploidi. Uno di questi è la produzione di aploidi attraverso un'altra cultura. Le antere allo stadio delle microspore sono piantate su un mezzo nutritivo artificiale contenente stimolanti della crescita - citochinine e auxine. Le strutture simili a germi sono formate da microspore - embrioni con un numero aploide di cromosomi. Di questi, le piantine si sviluppano successivamente, dando dopo il trapianto a nuovo ambiente normali piante aploidi. A volte lo sviluppo è accompagnato dalla formazione di callo con focolai di morfogenesi. Dopo il trapianto nell'ambiente ottimale, formano anche embrioni e piantine che crescono in normali piante aploidi.

Creando linee diploidi omozigoti da aploidi e incrociandole, sono state ottenute preziose varietà ibride di mais, grano, orzo, colza, tabacco e altre colture. L'uso di aploidi consente di ridurre di 2-3 volte il periodo di creazione delle linee omozigoti.

Negli schemi di allevamento per la produzione di semi ibridi di mais, grano e una serie di altre colture, è stato utilizzato il fenomeno CMS, che ha permesso di semplificare e ridurre il costo di questo processo, perché è stata eliminata la procedura manuale di castrazione delle infiorescenze maschili nella produzione di ibridi F 1.

L'uso degli ultimi progressi della genetica e la creazione di tecnologie efficienti hanno permesso di aumentare notevolmente la produttività delle varietà vegetali coltivate. Negli anni '70. Fu coniato il termine “Rivoluzione Verde”, che rifletteva un salto significativo nella resa delle più importanti colture agricole, ottenuto con l'ausilio delle nuove tecnologie. Secondo gli economisti, il contributo metodi genetici l'aumento del rendimento è stato del 50%. Il resto è dovuto all'uso di metodi migliorati di coltivazione della terra e ai risultati dell'agrochimica. L'introduzione di tecnologie complesse ha portato alla coltivazione su larga scala di alcuni tipi di un numero limitato di colture. Ciò ha causato problemi associati a malattie ed epidemie a seguito di danni alle piante causati da vari parassiti. È la resistenza delle piante a questi fattori dannosi che è arrivata al primo posto nell'elenco dei tratti per la selezione.

Metodi di base per il miglioramento genetico delle piante

La parola "selezione" deriva dal lat. "selectio", che in traduzione significa scelta, selezione". La selezione è una scienza che sviluppa nuovi modi e metodi per ottenere varietà vegetali e loro ibridi, razze animali. È anche un ramo dell'agricoltura che sviluppa nuove varietà e razze con le necessarie per le proprietà umane: alta produttività, determinate qualità del prodotto, immune alle malattie, ben adattato a determinate condizioni di crescita. La base teorica dell'allevamento è la genetica e i modelli di ereditarietà e variabilità degli organismi da essa sviluppati. La teoria evolutiva di Charles Darwin, il leggi di Gregory Mendel, la dottrina delle linee pure e delle mutazioni ha permesso agli allevatori di sviluppare metodi per controllare l'ereditarietà degli organismi vegetali e animali.

Un ruolo importante nella pratica dell'allevamento è svolto dall'analisi ibrida.

Il processo di selezione è diviso in tre rami: selezione nella produzione vegetale, selezione nell'allevamento e selezione di microrganismi.

Trovare un certo gene, estrarlo da una cellula, impiantarlo in un'altra e ottenere un organismo completamente nuovo che soddisfi perfettamente tutti i requisiti: si può solo sognare. Trova la giusta combinazione di geni e le patate smetteranno di avere paura dello scarabeo della patata del Colorado, il grano smetterà di aver paura delle piogge e delle gelate, la soia darà raccolti senza precedenti, ci sarà il doppio di beta-carotene nei pomodori, inizieranno i broccoli per rallentare la crescita delle cellule tumorali, le galline ci renderanno felici con uova ricche di acidi grassi polinsaturi, che si trovano solo nel pesce. Ma non sai mai cos'altro si può ottenere manipolando il codice genetico!

L'allevamento di piante primitive sorse contemporaneamente all'agricoltura. Avendo iniziato a coltivare le piante, l'uomo ha iniziato a selezionare, conservare e propagare il meglio di esse. Molte piante coltivate furono coltivate circa 10 mila anni prima della nostra era. Gli allevatori dell'antichità hanno creato eccellenti varietà di piante da frutto, uva, molte varietà di grano, meloni e zucche. Ma un'influenza significativa sullo sviluppo dell'allevamento delle piante è stata esercitata dal lavoro degli allevatori-praticanti dell'Europa occidentale del XVIII secolo, ad esempio gli scienziati inglesi Gallet, Shiref e lo scienziato tedesco Rimpau. Hanno creato diverse varietà di grano, sviluppato modi per allevare nuove varietà. Nel 1774 fu fondata vicino a Parigi l'azienda di allevamento Vilmorin, i cui allevatori furono i primi a valutare le piante selezionate in base alla loro progenie. Sono riusciti a sviluppare varietà di barbabietole da zucchero che contenevano quasi 3 volte più zucchero di quelle originali. Questo lavoro ha dimostrato l'enorme influenza della selezione sul cambiamento della natura delle piante nella direzione necessaria per l'uomo. Con lo sviluppo del capitalismo tra la fine del XVIII e l'inizio del XIX secolo in Europa e Nord America ci sono ditte sementiere industriali e grandi imprese sementiere e sementiere; sta emergendo l'allevamento industriale di piante, il cui sviluppo è stato fortemente influenzato dai risultati della botanica, della tecnologia microscopica e di molti altri. altri

E in Russia I.V. Michurin iniziò a lavorare sulla selezione delle colture da frutto. Dopo aver applicato con successo una serie di nuovi metodi originali, ha creato molte varietà di colture di frutta e bacche. Di grande importanza per la teoria e la pratica del miglioramento genetico delle piante furono i suoi lavori sull'ibridazione di forme geograficamente distanti. Allo stesso tempo, negli Stati Uniti, L. Burbank, attraverso un attento incrocio e una selezione perfetta, ha creato intera linea nuove varietà di varie colture agricole. Alcuni di essi appartenevano a forme precedentemente non presenti in natura (prugna senza semi, varietà di mora non spinosa).

Nell'allevamento delle piante, lo sviluppo delle basi scientifiche della selezione e dell'ibridazione, i metodi per la creazione del materiale iniziale - poliploidia, mutagenesi sperimentale, aploidia, selezione cellulare, ingegneria cromosomica e genetica, ibridazione di protoplasti, coltura di cellule germinali e somatiche e tessuti vegetali; lo studio dei fondamenti genetici e fisiologico-biochimici dell'immunità, l'ereditarietà dei caratteri quantitativi e qualitativi più importanti (proteine ​​e sua composizione aminoacidica, grassi, amido, zuccheri). Nel moderno miglioramento genetico delle piante, come materiale di partenza vengono utilizzate popolazioni naturali e ibride, linee autoimpollinate, mutanti artificiali e forme poliploidi. La maggior parte delle varietà di piante agricole sono state create mediante selezione e ibridazione intraspecifica. Sono state ottenute varietà mutanti e poliploidi di cereali, colture industriali e foraggere. Il successo dell'ibridazione è in gran parte determinato dalla corretta selezione delle coppie parentali per l'incrocio, soprattutto secondo il principio ecologico e geografico. Se è necessario combinare i tratti di diverse forme parentali nella prole ibrida, viene utilizzata l'ibridazione graduale. Questo metodo è ampiamente utilizzato in tutto il mondo. Per migliorare le proprietà desiderate di uno dei genitori nella prole ibrida, vengono utilizzati i reincroci. Per combinare in una varietà le caratteristiche e le proprietà di diverse specie o generi vegetali, viene utilizzata l'ibridazione a distanza.

IV. Michurin è un eccezionale scienziato-allevatore, uno dei fondatori della scienza dell'allevamento delle colture da frutto. Ha vissuto e lavorato capoluogo di contea Kozlov (provincia di Tambov), ribattezzata nel 1932 Michurinsk. giardinaggio con giovani anni era la sua cosa preferita. Ha fissato l'obiettivo della sua vita per arricchire i giardini della Russia con nuove varietà e ha realizzato questo sogno, nonostante incredibili difficoltà e difficoltà.

Ha sviluppato metodi pratici originali per ottenere ibridi con nuove proprietà utili per l'uomo e ha anche tratto conclusioni teoriche molto importanti.

Dopo essersi posto il compito di promuovere le varietà meridionali di alberi da frutto nella Russia centrale, Michurin ha prima cercato di risolverlo acclimatando queste varietà in nuove condizioni. Ma le varietà meridionali da lui coltivate si sono congelate in inverno. Un mero cambiamento delle condizioni di esistenza di un organismo non può cambiare un genotipo stabile filogeneticamente sviluppato, inoltre, in una certa direzione.

Convinto dell'inadeguatezza del metodo di acclimatazione, Michurin dedicò la sua vita al lavoro di allevamento, in cui usò tre tipi principali di influenza sulla natura di una pianta: l'ibridazione, l'educazione di un ibrido in via di sviluppo in varie condizioni e la selezione.

L'ibridazione, cioè l'ottenimento di una varietà con caratteristiche nuove e migliorate, veniva spesso effettuata incrociando una varietà locale con una meridionale, che aveva una maggiore appetibilità. Allo stesso tempo, è stato osservato un fenomeno negativo: il predominio delle caratteristiche della varietà locale nell'ibrido.

La ragione di ciò era l'adattamento storico della varietà locale a determinate condizioni di esistenza.

Una delle principali condizioni che contribuiscono al successo dell'ibridazione, Michurin ha considerato la selezione delle coppie parentali. In alcuni casi, ha preso per incrociare genitori che erano lontani nel loro habitat geografico. Se per le forme parentali le condizioni di esistenza non corrispondono a quelle abituali, ragionò, allora gli ibridi ottenuti da esse potranno adattarsi più facilmente a nuovi fattori, poiché non ci sarà un dominio unilaterale. Quindi l'allevatore sarà in grado di controllare lo sviluppo di un ibrido che si adatta alle nuove condizioni.

Con questo metodo è stata allevata la varietà di pera Michurina invernale Bere. Come madre è stata presa la pera selvatica Ussuri, che si distingue per i frutti piccoli, ma resistenti all'inverno, come padre, la varietà meridionale Bere royale con frutti grandi e succosi. Per entrambi i genitori, le condizioni della Russia centrale erano insolite.

L'ibrido mostrava le qualità dei genitori di cui aveva bisogno l'allevatore: i frutti erano grandi, conservabili, avevano un'elevata appetibilità e la stessa pianta ibrida sopportava il freddo fino a - 36 °.

In altri casi, Michurin ha selezionato varietà locali resistenti al gelo e le ha incrociate con termofile meridionali, ma con altre eccellenti qualità. Michurin ha allevato ibridi accuratamente selezionati in condizioni spartane, credendo che altrimenti avrebbero avuto tratti di termofilia. Pertanto, la varietà di mele Slavyanka è stata ottenuta incrociando Antonovka con la varietà meridionale di ananas Ranet.

Oltre ad incrociare due forme appartenenti alla stessa categoria sistematica (meli con meli, pere con pere), Michurin ha utilizzato anche l'ibridazione di forme distanti: ha ricevuto ibridi interspecifici e intergenerici.

Ottenne ibridi tra ciliegio e ciliegio (cerapadus), tra albicocco e susino, susino e prugnolo, sorbo e biancospino siberiano, ecc.

In condizioni naturali, il polline alieno di un'altra specie non viene percepito dalla pianta madre e non si verifica l'incrocio. Per superare il non incrocio nell'ibridazione a distanza, Michurin ha utilizzato diversi metodi.

Il metodo di approccio vegetativo preliminare.

Il gambo di un anno di una piantina ibrida di sorbo (innesto) viene innestato nella corona di una pianta di un'altra specie o genere, ad esempio su una pera (portainnesto). Dopo 5-6 anni di nutrizione, per effetto delle sostanze prodotte dal ceppo, si ha qualche cambiamento, la convergenza delle proprietà fisiologiche e biochimiche della marza.

Durante la fioritura del sorbo, i suoi fiori vengono impollinati con il polline del portainnesto. È qui che avviene il crossover.

metodo del mediatore.

Fu utilizzato da Michurin nell'ibridazione del pesco coltivato con il mandorlo selvatico mongolo (per spostare il pesco a nord). Poiché l'incrocio diretto di queste forme non era possibile, Michurin incrociò il castoro con la pesca semicoltivata David. Il loro ibrido è stato incrociato con una pesca coltivata, per la quale è stato chiamato intermediario.

Metodo di impollinazione con una miscela di polline.

IV. Michurin ha utilizzato varie varianti della miscela di polline. Una piccola quantità di polline della pianta madre è stata mescolata con il polline del padre. In questo caso il proprio polline ha irritato lo stigma del pistillo, che è diventato capace di accettare il polline estraneo. Durante l'impollinazione dei fiori di melo con polline di pero, a quest'ultimo è stato aggiunto un po' di polline di melo. Una parte degli ovuli è stata fecondata dal proprio polline, l'altra parte da qualcun altro (pera).

Il non incrocio è stato superato anche quando i fiori della pianta madre sono stati impollinati con una miscela di polline di specie diverse senza l'aggiunta di polline della propria varietà.

Oli essenziali e altre secrezioni secrete da pollini estranei irritavano lo stigma della pianta madre e contribuivano alla sua percezione.

Con tutti i suoi molti anni di lavoro sull'allevamento di nuove varietà di piante, I.V. Michurin ha mostrato l'importanza della successiva educazione dei giovani ibridi dopo l'incrocio.

Quando allevava un ibrido in via di sviluppo, Michurin prestava attenzione alla composizione del suolo, al metodo di conservazione dei semi ibridi, al frequente reimpianto, alla natura e al grado di nutrizione delle piantine e ad altri fattori.

metodo mentore. selezione vegetativa Michurin

Inoltre, Michurin ha ampiamente utilizzato il metodo del mentore che ha sviluppato. Per coltivare qualità desiderabili in una piantina ibrida, la piantina viene innestata su una pianta che possiede queste qualità. L'ulteriore sviluppo dell'ibrido è sotto l'influenza di sostanze prodotte dalla pianta madre (mentore); le qualità desiderate sono esaltate nell'ibrido. IN questo caso nel processo di sviluppo degli ibridi, si verifica un cambiamento nelle proprietà del dominio.

Sia un portainnesto che un rampollo possono essere un mentore. In questo modo, Michurin ha allevato due varietà: Kandil-cinese e Bellefleur-cinese.

Kandil-Chinese è il risultato dell'incrocio di Kitaika con la varietà di Crimea Kandil-Sinap. All'inizio, l'ibrido ha iniziato a deviare verso il genitore meridionale, che potrebbe sviluppare in esso una resistenza al freddo insufficiente. Per sviluppare e consolidare il segno della resistenza al gelo, Michurin ha innestato un ibrido nella corona della madre di Kitayka, che possedeva queste qualità. La nutrizione principalmente con le sue sostanze ha portato la qualità desiderata nell'ibrido. L'allevamento del Bellefleur-cinese di secondo grado è stato associato a una certa deviazione dell'ibrido verso il Kitayka resistente al gelo e precocemente maturo. I frutti dell'ibrido non potevano resistere a una lunga conservazione.

Per coltivare la proprietà di mantenimento della qualità nell'ibrido, Michurin ha piantato diverse talee di varietà a maturazione tardiva nella corona della piantina ibrida Bellefleur-cinese.

Il risultato si è rivelato buono: i frutti del Bellefleur cinese hanno acquisito le qualità desiderate: maturazione tardiva e conservazione della qualità.

Il metodo del mentore è conveniente in quanto la sua azione può essere regolata con i seguenti metodi: 1) il rapporto tra l'età del mentore e dell'ibrido; 2) la durata del tutor; 3) il rapporto quantitativo delle foglie del mentore e dell'ibrido.

Ad esempio, l'intensità dell'azione del mentore sarà maggiore, maggiore sarà la sua età, più ricco sarà il fogliame della corona e più a lungo agirà. Nel lavoro di allevamento, Michurin ha attribuito un'importanza significativa alla selezione, che è stata effettuata ripetutamente e in modo molto rigoroso. I semi ibridi sono stati selezionati in base alla loro dimensione e rotondità: ibridi - in base alla configurazione e allo spessore della lamina fogliare e del picciolo, alla forma del germoglio, alla posizione delle gemme laterali, in base alla resistenza invernale e alla resistenza alle malattie fungine, ai parassiti e molte altre caratteristiche, e, infine, secondo la qualità del frutto.

I risultati del lavoro di IV Michurin sono sorprendenti. Ha creato centinaia di nuove varietà di piante. Un certo numero di varietà di meli e colture di bacche sono avanzate molto a nord. Hanno un'elevata appetibilità e allo stesso tempo si adattano perfettamente alle condizioni locali. La nuova varietà Antonovka 600 grammi produce fino a 350 kg per albero. L'uva Michurin ha resistito all'inverno senza spolverare le viti, cosa che si fa anche in Crimea, e allo stesso tempo non ha ridotto i propri indicatori di merce. Michurin lo ha dimostrato nel suo lavoro possibilità creative umani sono illimitati.

Aspetto moderno.

In linea di principio, non c'è nulla di nuovo nell'idea di ottenere prodotti modificati.

La natura stessa nel processo di evoluzione ha creato nuovi organismi e ha fornito a quelli precedentemente creati nuove proprietà. È vero, ci sono voluti millenni.

L'uomo ha deciso di accelerare questo processo e ha creato la scienza dell'allevamento di nuove varietà di piante e razze animali: la selezione. Gli scienziati hanno incrociato organismi con le proprietà necessarie, selezionato campioni di successo dalla prole risultante e li hanno incrociati di nuovo, raggiungendo la completa purezza genetica. Ci sono voluti decenni per ottenere, con questo metodo, un grano resistente al gelo o una razza di mucche che rendessero sette volte la resa del latte. Poche decine di anni rispetto a un millennio non sono niente, ma all'umanità impaziente questo sembrava troppo lungo. Gli scienziati hanno trovato un modo ancora più veloce per ottenere organismi con un insieme specifico di geni. Le cellule viventi sono state sottoposte a una grave esposizione alle radiazioni, causando mutazioni casuali, nella speranza che almeno un paio di cellule mutassero nella giusta direzione. E sebbene ci fossero risultati più indesiderabili con questo metodo di selezione che con l'incrocio convenzionale, il tempo per ottenere quello desiderato si ridusse a 10-15 anni.

L'uso della mutagenesi da radiazioni ha causato una tempesta tra gli scienziati, ma in una tazza da tè. Le controversie sono state condotte, ma a porte chiuse, in modo da non attirare l'attenzione del pubblico. Rispetto ai metodi di radiazione, la tecnologia del trapianto di un frammento di DNA, utilizzata dall'ingegneria genetica, sembra essere il massimo della delicatezza. Per lo meno, elimina virtualmente il rischio di ottenere risultati indesiderati.

Il pomo della discordia era la creazione genetica originale: un pomodoro con branchie, a cui era stato impiantato un gene della passera nordamericana per la resistenza al gelo. Nessuno, ovviamente, immaginava cosa sarebbe successo di conseguenza. Chissà quali altre sorprese porteranno alle persone i prodotti transgenici? Gli ecologisti, ad esempio, sono molto preoccupati per ciò che mangeranno gli scarafaggi della patata del Colorado se non ci saranno più patate non modificate nel mondo. Ma i coltivatori di patate sono lenti a condividere le loro preoccupazioni: le patate resistenti ai parassiti sono ora coltivate quasi ovunque.

I medici sono preoccupati per l'altro lato della domanda: in che modo i prodotti modificati influiranno sul corpo umano? Percepirà le cellule della stessa patata con un frammento di DNA di cavolo incorporato come allergeni? E in generale: quanto bene verrà assorbito tale cibo, fornirà completamente le sostanze necessarie per il corpo?

È improbabile che le controversie sui prodotti transgenici vengano risolte rapidamente. Molto probabilmente, mentre gli scienziati cercheranno tranquillamente pacificamente la media aurea tra "utile" e "dannoso", i prodotti modificati si uniranno impercettibilmente, da soli, alla nostra vita quotidiana. Attualmente lo stanno già facendo. Mele frizzanti, carote uno a uno, pomodori invernali ... Inoltre, non dovresti pensare che il raccolto del tuo orto non abbia nulla a che fare con l'ingegneria genetica.

I semi usati dai residenti estivi possono anche essere il frutto della scienza.

Ma in alcuni casi, i prodotti transgenici non sono più pericolosi e persino migliori di quelli convenzionali.

Così, ad esempio, si è scoperto con la soia, il primo prodotto geneticamente modificato che ha ricevuto un certificato di registrazione statale in Russia, che consente di coltivare e utilizzare questa coltura senza ostacoli. Gli scienziati sono giunti alla conclusione che i semi di soia transgenici sono più rispettosi dell'ambiente e più sicuri dei semi di soia convenzionali. Pesticidi, erbicidi e insetticidi sono stati tradizionalmente usati per controllare le erbe infestanti e i parassiti che colpiscono questa coltura e la soia transgenica affronta tutte le disgrazie. Cioè, abbiamo ottenuto, sebbene non del tutto naturale, ma un prodotto ecologico.

Negli Stati Uniti d'America, l'uso di prodotti geneticamente modificati è consentito senza alcuna restrizione (e anche senza un'indicazione che questo sia il frutto dell'ingegneria genetica). Nei paesi dell'UE la vendita di prodotti modificati era consentita a condizione che fossero muniti di un'apposita etichetta. Nel nostro Paese ogni prodotto con un gene modificato deve ricevere un certificato di registrazione statale che ne confermi la sicurezza. Tutto sembra relativamente buono. Ma in pratica, tutto è molto più complicato. Il prodotto può contenere un solo componente ottenuto da materie prime transgeniche. Chi ci dirà se è stato modificato ora o no.

Data questa circostanza, medici e nutrizionisti insistono affinché ciascuno di questi prodotti abbia un'etichetta speciale che indichi quale componente modificato e in quale proporzione contiene. Ognuno di noi ha il diritto di sapere cosa c'è nel suo piatto. Un fenomeno come la selezione era un prodotto dello sviluppo della civiltà umana. Ci sono lati positivi e negativi qui, ma il fatto non scompare. Quindi devi approfittare della scoperta. Solo Michurin è entrato nella scienza come creatore di oltre 300 specie di piante. È spaventoso immaginare di cosa siano capaci gli scienziati moderni. Speriamo che le persone non si facciano del male, come è successo più di una volta ...

Il termine stesso "selezione" deriva dalla parola latina "selezione". Questa scienza studia i modi ei metodi per creare nuovi e migliorare i gruppi esistenti (popolazioni) di organismi utilizzati per il supporto vitale dell'umanità. Stiamo parlando di varietà di piante coltivate, razze di animali domestici e ceppi di microrganismi. Il criterio principale in questo caso è il valore e la sostenibilità delle nuove caratteristiche e proprietà nella pratica.

Allevamento vegetale e animale: direzioni principali

• Elevate rese di varietà vegetali, fertilità e produttività delle razze animali.
• Caratteristiche qualitative dei prodotti. Nel caso delle piante, questo può essere il gusto, l'aspetto di frutta, bacche e verdure.
• Segni fisiologici. Nelle piante, gli allevatori prestano spesso attenzione alla presenza di precocità, resistenza alla siccità, resistenza invernale, resistenza a malattie, parassiti e effetti avversi delle condizioni climatiche.
• Modo intensivo di sviluppo. Nelle piante, questa è una dinamica positiva di crescita e sviluppo durante la concimazione, l'irrigazione e negli animali - "pagamento" per i mangimi, ecc.

Selezione allo stato attuale

L'allevamento moderno di animali, piante e microrganismi, al fine di aumentare l'efficienza, tiene necessariamente conto delle esigenze del mercato di vendita dei prodotti agricoli, che è particolarmente importante per lo sviluppo di una particolare industria di una particolare produzione. Ad esempio, cuocere il pane Alta qualità, con un buon gusto, mollica elastica e crosta croccante e friabile, dovrebbe essere prodotto con varietà forti (vitree) di grano tenero, che contengono una grande quantità di proteine ​​​​e glutine elastico. I gradi più alti di biscotti sono realizzati con varietà farinose di grano tenero e il grano duro è il più adatto per la produzione di pasta.

Stranamente, la selezione di animali e microrganismi è correlata. Il fatto è che i risultati di quest'ultimo vengono utilizzati nel controllo biologico dei patogeni negli animali, nonché in varie varietà di piante coltivate.

Un esempio lampante di selezione in base alle esigenze del mercato è l'allevamento di animali da pelliccia. La coltivazione di animali da pelliccia, che si differenziano per un diverso genotipo, responsabile del colore e dell'ombra della pelliccia, dipende dalle tendenze della moda.

Base teorica

In generale, la selezione dovrebbe svilupparsi sulla base delle leggi della genetica. È questa scienza, che studia i meccanismi dell'ereditarietà e della variabilità, che consente, con l'ausilio di varie influenze, di influenzare il genotipo, che a sua volta determina l'insieme delle proprietà e delle caratteristiche dell'organismo.

Inoltre, la metodologia di allevamento utilizza i risultati di altre scienze. Si tratta di sistematica, citologia, embriologia, fisiologia, biochimica, biologia molecolare e biologia dello sviluppo individuale. A causa degli alti tassi di sviluppo delle suddette aree delle scienze naturali, si stanno aprendo nuove prospettive nella selezione. Ancora oggi, la ricerca nel campo della genetica sta raggiungendo un nuovo livello, dove è possibile modellare intenzionalmente le caratteristiche e le proprietà necessarie di razze animali, varietà vegetali e ceppi di microrganismi.

La genetica gioca un ruolo decisivo nel processo di risoluzione dei problemi di allevamento. Consente, utilizzando le leggi dell'ereditarietà e della variabilità, di effettuare la pianificazione del processo di selezione in modo tale da tenere conto delle peculiarità dell'ereditarietà di tratti specifici.

Selezione del materiale genetico iniziale

La selezione di animali, piante e microrganismi può essere efficace solo se il materiale di partenza è accuratamente selezionato. Cioè, la correttezza della scelta delle razze, varietà, specie iniziali è dovuta allo studio della loro origine ed evoluzione nel contesto di quelle proprietà e caratteristiche di cui dovrebbe essere dotato l'ibrido proposto. In cerca forme necessarie in sequenza rigorosa, viene preso in considerazione l'intero patrimonio genetico mondiale. Pertanto, la priorità è l'uso di moduli locali con le caratteristiche e le proprietà necessarie. Inoltre, viene effettuata l'attrazione di forme che crescono in altre zone geografiche o climatiche, ovvero vengono utilizzati i metodi di introduzione e acclimatazione. L'ultima risorsa sono i metodi di mutagenesi sperimentale e ingegneria genetica.

Allevamento animale: metodi

In questo campo della scienza si stanno sviluppando e studiando i metodi più efficaci per consentire l'allevamento di nuove razze di animali domestici e il miglioramento di quelle esistenti.

L'allevamento degli animali ha le sue specificità, dovute al fatto che gli animali non hanno la capacità di riprodursi vegetativamente e asessualmente. Si riproducono solo sessualmente. Da questa circostanza ne consegue anche che per generare prole un individuo deve raggiungere la maturità sessuale, e questo incide sui tempi della ricerca. Inoltre, le possibilità di selezione sono limitate dal fatto che, di regola, la prole degli individui non è numerosa.

I principali metodi di allevamento di nuove razze animali, così come varietà vegetali, possono essere chiamati selezione e ibridazione.

L'allevamento di animali, finalizzato all'allevamento di nuove razze, molto spesso non utilizza la selezione di massa, ma individuale. Ciò è dovuto al fatto che prendersi cura di loro è più individualizzato rispetto alla cura delle piante. In particolare, circa 10 persone si prendono cura di un bestiame di 100 individui. Mentre nell'area in cui crescono centinaia e migliaia di organismi vegetali, lavorano da 5 a 8 allevatori.

Ibridazione

Uno dei metodi principali è l'ibridazione. In questo caso, la selezione degli animali viene effettuata mediante consanguineità, incroci non imparentati e ibridazione a distanza.

Per consanguineità si intende l'ibridazione di individui che appartengono a razze diverse della stessa specie. Questo metodo consente di ottenere organismi con nuovi tratti, che possono quindi essere utilizzati nel processo di allevamento di nuove razze o miglioramento di vecchie.

Il termine "consanguineità" deriva da parole inglesi, che significa "dentro" e "allevamento". Cioè, viene effettuato l'incrocio di individui appartenenti a forme strettamente imparentate della stessa popolazione. Nel caso degli animali, si tratta dell'inseminazione di organismi strettamente imparentati (madre, sorella, figlia, ecc.). L'opportunità della consanguineità si basa sul fatto che la forma originale di un tratto particolare è scomposta in un numero di linee pure. Di solito hanno una vitalità ridotta. Ma se queste linee pure vengono ulteriormente incrociate l'una con l'altra, si osserverà l'eterosi. Questo è un fenomeno caratterizzato dall'apparizione negli organismi ibridi della prima generazione di un aumento di alcuni segni. Questi sono, in particolare, la vitalità, la produttività e la fertilità.

L'allevamento animale, i cui metodi hanno limiti abbastanza ampi, utilizza anche l'ibridazione a distanza, che è un processo direttamente opposto all'ibridazione. In questo caso, individui di specie diverse si incrociano. L'obiettivo dell'ibridazione a distanza può essere chiamato ottenere animali che svilupperanno preziose proprietà prestazionali.

Esempi sono gli incroci tra un asino e un cavallo, uno yak e un tour. Va notato che gli ibridi spesso non producono prole.

Ricerca di MF Ivanov

Il famoso scienziato russo M.F. Ivanov era interessato alla biologia fin dall'infanzia.

L'allevamento degli animali è diventato l'oggetto della sua ricerca quando ha studiato le caratteristiche dei meccanismi di variabilità ed ereditarietà. Seriamente interessato a questo argomento, M.F. Successivamente Ivanov sviluppò una nuova razza di maiali (bianco ucraino). È caratterizzato da elevata produttività e buona adattabilità alle condizioni climatiche. Per l'incrocio è stata utilizzata una razza ucraina locale, ben adattata alle condizioni di esistenza nella steppa, ma con bassa produttività e bassa qualità della carne, e una razza bianca inglese, che aveva un'elevata produttività, ma non era adatta per esistere in condizioni locali. Sono stati utilizzati metodi metodologici di consanguineità, incrocio non correlato, selezione di massa individuale e educazione. Come risultato di un lavoro scrupoloso a lungo termine, è stato raggiunto un risultato positivo.

Prospettive di sviluppo della selezione

In ogni fase dello sviluppo, l'elenco degli obiettivi e degli obiettivi dell'allevamento come scienza è determinato dalle peculiarità dei requisiti della tecnologia agricola e della zootecnia, dalla fase di industrializzazione della produzione agricola e della zootecnia. Per la Federazione Russa è molto importante creare varietà vegetali e razze animali che mantengano la loro produttività in varie condizioni climatiche.

Termini e concetti di base.

Materia prima- linee, varietà, specie, generi di piante o animali coltivati ​​o selvatici con pregevoli qualità economiche o esteriori.

Ibridazione(dal greco. "ibrido"- incrocio) - incrocio naturale o artificiale di individui appartenenti a diverse linee, varietà, razze, specie, generi di piante o animali.

Varietà- un insieme di piante coltivate della stessa specie, create artificialmente dall'uomo e caratterizzate da: a) determinate caratteristiche ereditarie, b) produttività fissata ereditariamente, c) caratteristiche strutturali (morfologiche).

Razza- un insieme di animali domestici della stessa specie, creati artificialmente dall'uomo e caratterizzati da: a) determinate caratteristiche ereditarie, b) produttività fissata ereditariamente, c) aspetto esteriore.

Linea- progenie di un individuo autoimpollinante nelle piante, progenie da consanguineità in animali che hanno la maggior parte dei geni nello stato omozigote.

Consanguineità(intsukht, in inglese - "allevamento in se stessi") - incrocio strettamente correlato di animali da fattoria. Autoimpollinazione forzata in piante a impollinazione incrociata.

depressione da consanguineità- diminuzione della vitalità e della produttività negli animali e nelle piante ottenuti per consanguineità, a causa della transizione della maggior parte dei geni allo stato omozigote.

eterosi- potente sviluppo di ibridi ottenuti incrociando linee inbred (pure), una delle quali è omozigote per geni dominanti, l'altra per geni recessivi.

Portainnesto- pianta a radice propria (radicata), che viene innestata.

rampollo- una talea di una pianta o di una gemma che si innesta su una radice autoctona.

Poliploidia- un aumento multiplo dell'insieme diploide o aploide dei cromosomi causato da una mutazione.

Mutagenesi(dal lat. "mutazione"- cambiamento, cambiamento e greco. "genos"- formazione) - un metodo nella selezione di piante e microrganismi superiori, che consente di ottenere artificialmente mutazioni per aumentare la produttività.

Biotecnologia- l'uso di organismi viventi e processi biologici nella produzione. Trattamento biologico Acque reflue, protezione biologica delle piante, nonché la sintesi di proteine ​​​​alimentari, aminoacidi in condizioni industriali, la produzione di farmaci precedentemente inaccessibili (l'insulina ormonale, l'ormone della crescita, l'interferone), la creazione di nuove varietà vegetali, razze animali, specie microbiche , ecc. - queste sono le direzioni principali dei nuovi rami della scienza e dell'industria.

Ingegneria genetica- una scienza che crea nuove combinazioni di geni in una molecola di DNA. La capacità di tagliare e unire una molecola di DNA ha permesso di creare una cellula batterica ibrida con geni umani responsabili della sintesi dell'ormone insulina e dell'interferone. Questo sviluppo viene utilizzato nell'industria farmaceutica per ottenere farmaci. Con l'aiuto del trapianto genico si creano piante resistenti alle malattie, condizioni ambientali avverse, con un maggiore effetto della fotosintesi e della fissazione dell'azoto atmosferico.

LA LEGGE DELLA SERIE OMOLOGICA DELLA VARIABILITÀ EREDITARIA (N. I. VAVILOV):

Specie e generi geneticamente vicini sono caratterizzati da serie simili di variabilità ereditaria.

Tabella 53. Centri di origine delle piante coltivate (secondo N. I. Vavilov)

Tabella 54. Principali metodi di selezione

Tabella 55. Metodi di selezione e lavoro genetico di I. V. Michurin

Compiti e test sull'argomento "Argomento 13. "Selezione"."

• Allevamento e biotecnologie - Fondamenti di genetica. Modelli di ereditarietà Modelli biologici generali (classi nona-undicesima)

  Lezioni: 3 Compiti: 9 Test: 1

• Test finale di conoscenza sugli argomenti Piani, Tondi e Anellidi - Invertebrati (eccetto Artropodi) Animali (Grado 7)

  Compiti: 20 Prove: 2

• Indicazioni della biologia

  Lezioni: 3 Compiti: 4 Test: 1

• Metodi di ricerca in biologia. Il dispositivo dei dispositivi di ingrandimento - Biologia - lo studio degli organismi viventi Batteri. Funghi. Piante (grado 5-6)

  Lezioni: 4 Compiti: 5 Test: 1

• cellula vegetale - Struttura cellulare dei batteri delle piante. Funghi. Piante (grado 5-6)

  Lezioni: 1 Compiti: 7 Test: 1

Dopo aver elaborato questi argomenti, dovresti essere in grado di:

1. Dare definizioni: gene, tratto dominante; tratto recessivo; allele; cromosomi omologhi; incrocio monoibrido, crossing over, organismo omozigote ed eterozigote, distribuzione indipendente, dominanza completa e incompleta, genotipo, fenotipo.
2. Usando il reticolo di Punnett, illustrare gli incroci per uno o due tratti e indicare quali rapporti numerici di genotipi e fenotipi ci si dovrebbe aspettare nella progenie di questi incroci.
3. Delinea le regole di ereditarietà, segregazione e distribuzione indipendente dei tratti, la cui scoperta fu il contributo di Mendel alla genetica.
4. Spiega come le mutazioni possono influenzare la proteina codificata da un particolare gene.
5. Specificare i possibili genotipi di persone con gruppo sanguigno A; IN; AB; DI.
6. Fornisci esempi di caratteri poligenici.
7. Indicare il meccanismo cromosomico della determinazione del sesso e i tipi di ereditarietà dei geni legati al sesso nei mammiferi, utilizzare queste informazioni per risolvere i problemi.
8. Spiegare la differenza tra tratti legati al sesso e tratti dipendenti dal sesso; dare esempi.
9. Spiega come vengono ereditate le malattie genetiche umane come l'emofilia, il daltonismo, l'anemia falciforme.
10. Nomina le caratteristiche dei metodi di allevamento di piante e animali.
11. Indicare le direzioni principali della biotecnologia.
12. Per essere in grado di risolvere i problemi genetici più semplici utilizzando questo algoritmo:

    Algoritmo per la risoluzione dei problemi

    • Determinare il tratto dominante e recessivo in base ai risultati dell'incrocio tra la prima generazione (F1) e la seconda (F2) (a seconda della condizione del problema). Inserisci le designazioni delle lettere: A - dominante e - recessiva.
    • Annotare il genotipo di un individuo con un tratto recessivo o di un individuo con un genotipo conosciuto dalla condizione del problema e dei gameti.
    • Annotare il genotipo degli ibridi F1.
    • Fai uno schema del secondo incrocio. Scrivi orizzontalmente e verticalmente i gameti degli ibridi F1 nella griglia di Punnett.
    • Annotare i genotipi della prole nelle cellule di attraversamento dei gameti. Determinare il rapporto dei fenotipi in F1.

Schema di progettazione delle attività.

Designazioni delle lettere:
a) tratto dominante _______________
b) carattere recessivo _______________

Gameti

F1(genotipo di prima generazione)

Reticolo di Punnett

Rapporto fenotipo in F2: _____________________________
Risposta:_________________________

Esempi di risoluzione di problemi per l'incrocio monoibrido.

Compito."Ci sono due bambini nella famiglia Ivanov: una figlia dagli occhi marroni e un figlio dagli occhi azzurri. La madre di questi bambini ha gli occhi azzurri, ma i suoi genitori avevano gli occhi marroni. Come viene ereditato il colore degli occhi negli umani? Quali sono i genotipi di tutti i membri della famiglia? Il colore degli occhi è un tratto autosomico monogenico."

Il tratto del colore degli occhi è controllato da un gene (per condizione). La madre di questi bambini ha gli occhi azzurri e i suoi genitori avevano gli occhi marroni. Questo è possibile solo in QUEL caso se entrambi i genitori erano eterozigoti, quindi gli occhi marroni predominano su quelli blu. Pertanto, nonna, nonno, padre e figlia avevano il genotipo (Aa) e madre e figlio - aa.

Compito."Un gallo con la cresta rosa è incrociato con due galline che hanno anche la cresta rosa. Il primo ha dato 14 polli, tutti con la cresta rosa, e il secondo - 9 galline, di cui 7 con la cresta rosa e 2 con la foglia cresta La forma della cresta è un tratto autosomico monogenico Quali sono i genotipi di tutti e tre i genitori?

Prima di determinare i genotipi dei genitori, è necessario scoprire la natura dell'ereditarietà della forma del pettine nei polli. Quando un gallo è stato incrociato con una seconda gallina, sono comparsi 2 polli con una cresta a forma di foglia. Questo è possibile quando i genitori sono eterozigoti, quindi, si può presumere che nei polli la cresta a forma di rosa predomini su quella a forma di foglia. Pertanto, i genotipi del gallo e della seconda gallina sono Aa.

Quando lo stesso gallo è stato incrociato con la prima gallina, non è stata osservata alcuna scissione, quindi la prima gallina era omozigote - AA.

Compito."In una famiglia di genitori destrimani dagli occhi castani sono nati due gemelli fraterni, uno dei quali è mancino dagli occhi marroni e l'altro destrorso dagli occhi azzurri. Qual è la probabilità della nascita del prossimo bambino, simile ai suoi genitori?"

La nascita di un bambino con gli occhi azzurri nei genitori con gli occhi marroni indica la recessività del colore blu degli occhi, rispettivamente, la nascita di un bambino mancino nei genitori destrimani indica la recessività del miglior possesso della mano sinistra rispetto a destra. Introduciamo la notazione degli alleli: A - occhi marroni, a - Occhi azzurri, B - destrorso, c - mancino. Determiniamo i genotipi di genitori e figli:

A_vv - radicale fenotipico, che mostra che questo bambino è mancino con gli occhi marroni. Il genotipo di questo bambino può essere: Aavv, AAvv.

Ulteriore soluzione di questo problema viene effettuata in modo tradizionale, costruendo il reticolo di Punnett.

Sono sottolineate 9 varianti di discendenti che ci interessano. Totale opzioni 16, quindi la probabilità di avere un figlio che assomigli ai genitori è 9/16.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologia generale". Mosca, "Illuminismo", 2000

• Argomento 10. "Incrocio monoibrido e diibrido". §23-24 pagg. 63-67
• Argomento 11. "Genetica del sesso". §28-29 pagg. 71-85
• Argomento 12. "Mutazionale e variabilità di modifica." §30-31 pp. 85-90
• Argomento 13. "Selezione". §32-34 pagg. 90-97

Scuola n. 643

Estratto di biologia

"Metodi di selezione"

studenti della classe 9B

Zharova Anna

Insegnante Dubovik O.A.

San Pietroburgo 2008-2009

Contenuto

Metodi di miglioramento genetico delle piante

Metodi di allevamento degli animali

Storia della selezione

Definizione di selezione, metodi di base

La selezione è l'evoluzione guidata dall'uomo

NI Vavilov

L'allevamento è la scienza dei metodi per creare e migliorare razze animali, varietà vegetali, ceppi di microrganismi al fine di aumentarne la produttività, aumentare la resistenza a malattie, parassiti, adattarsi alle condizioni locali e altro ancora. L'allevamento è anche chiamato il ramo dell'agricoltura impegnato nello sviluppo di nuove varietà e ibridi di colture e razze animali. I principali metodi di allevamento sono la selezione e l'ibridazione, nonché la mutagenesi (metodo di formazione nella selezione di piante e microrganismi superiori, che consente di ottenere artificialmente mutazioni per aumentare la produttività), poliploidia (un aumento multiplo del set diploide o aploide di cromosomi causati da mutazione), cellulare (una combinazione di metodi che costruiscono cellule di un nuovo tipo in base alla loro coltivazione, ibridazione e ricostruzione)e l'ingegneria genetica (la scienza che crea nuove combinazioni di geni in una molecola di DNA). Di norma, questi metodi sono combinati. A seconda del metodo di riproduzione della specie, viene utilizzata la selezione di massa o individuale. L'incrocio di diverse varietà di piante e razze animali è la base per aumentare la diversità genetica della prole

Metodi di miglioramento genetico delle piante

I principali metodi di allevamento delle piante in particolare sono la selezione e l'ibridazione. Per le piante a impollinazione incrociata, viene utilizzata la selezione di massa di individui con le proprietà desiderate. In caso contrario, è impossibile ottenere materiale per ulteriori attraversamenti. Se è desiderabile ottenere una linea pura, cioè una varietà geneticamente omogenea, viene utilizzata la selezione individuale, in cui, per autoimpollinazione, si ottiene la prole da un singolo individuo con tratti desiderabili.

Per consolidare utili proprietà ereditarie, è necessario aumentare l'omozigosi di una nuova varietà. A volte per questo viene utilizzata l'autoimpollinazione delle piante a impollinazione incrociata. In questo caso, gli effetti avversi dei geni recessivi possono manifestarsi fenotipicamente. La ragione principale di ciò è la transizione di molti geni allo stato omozigote. In qualsiasi organismo, i geni mutanti sfavorevoli si accumulano gradualmente nel genotipo. Sono spesso recessivi e non appaiono fenotipicamente. Ma quando si autoimpollinano, entrano in uno stato omozigote e si verifica un cambiamento ereditario sfavorevole. In natura, nelle piante autoimpollinate, i geni mutanti recessivi diventano rapidamente omozigoti e tali piante muoiono.

Nonostante gli effetti negativi dell'autoimpollinazione, viene spesso utilizzato nelle piante a impollinazione incrociata per produrre linee omozigoti ("pure") con i tratti desiderati. Questo porta ad una diminuzione del rendimento. Tuttavia, poi viene effettuata l'impollinazione incrociata tra diverse linee autoimpollinanti e di conseguenza, in alcuni casi, si ottengono ibridi ad alto rendimento che hanno le proprietà desiderate dall'allevatore. Questo è un metodo di ibridazione interlinea, in cui si osserva spesso l'effetto dell'eterosi (l'eterosi è un potente sviluppo di ibridi ottenuti incrociando linee "pure", una delle quali è omozigote per i geni dominanti, l'altra per i recessivi): primo- gli ibridi di generazione hanno rese elevate e resistenza alle influenze avverse. L'eterosi è tipica degli ibridi di prima generazione, che si ottengono incrociando non solo linee diverse, ma anche diverse varietà e persino specie. La causa principale dell'eterosi è l'eliminazione della manifestazione dannosa dei geni recessivi accumulati negli ibridi. Un altro motivo è la combinazione di geni dominanti di individui parentali negli ibridi e il reciproco potenziamento dei loro effetti.

Nell'allevamento delle piante, la poliploidia sperimentale è ampiamente utilizzata, poiché i poliploidi sono caratterizzati da rapida crescita, grandi dimensioni e resa elevata. I poliploidi artificiali si ottengono utilizzando sostanze chimiche che distruggono il fuso di divisione, per cui i cromosomi duplicati non possono disperdersi, rimanendo in un nucleo.

Quando creano nuove varietà usando la mutagenesi artificiale, i ricercatori usano la legge delle serie omologhe di N. I. Vavilov. Un organismo che ha ricevuto nuove proprietà a seguito di una mutazione è chiamato mutante. La maggior parte dei mutanti ha una vitalità ridotta e viene eliminata nel processo di selezione naturale. Per l'evoluzione o la selezione di nuove razze e varietà, sono necessari quegli individui rari che hanno mutazioni favorevoli o neutre.

Metodi di allevamento degli animali

I principi di base dell'allevamento degli animali non sono diversi dai principi dell'allevamento delle piante. Tuttavia, la selezione degli animali presenta alcune caratteristiche: sono caratterizzati solo dalla riproduzione sessuale; fondamentalmente molto cambiamento raro generazioni (nella maggior parte degli animali dopo pochi anni); il numero di individui nella prole è piccolo.

Una delle conquiste più importanti dell'uomo all'alba della sua formazione e sviluppo (10-12 mila anni fa) è stata la creazione di una fonte di cibo costante e abbastanza affidabile addomesticando animali selvatici. Il fattore principale nell'addomesticamento è la selezione artificiale di organismi che soddisfano i requisiti umani. Gli animali domestici hanno tratti individuali altamente sviluppati, spesso inutili o addirittura dannosi per la loro esistenza in condizioni naturali, ma utili per l'uomo. Pertanto, in condizioni naturali, le forme domestiche non possono esistere.

L'addomesticamento era accompagnato dalla selezione, dapprima inconscia (la selezione di quegli individui che avevano un aspetto migliore, avevano un carattere più calmo, possedevano altre qualità preziose per l'uomo), poi conscia o metodica. L'uso diffuso della selezione metodica è finalizzato alla formazione negli animali di determinate qualità che soddisfano l'uomo.

La selezione delle forme parentali e dei tipi di incrocio degli animali viene effettuata tenendo conto dell'obiettivo fissato dall'allevatore. Gli animali da riproduzione sono valutati non solo da segni esterni, ma anche dall'origine e dalla qualità della prole. Pertanto, è necessario conoscere bene il loro pedigree. In base ai tratti degli antenati, soprattutto sulla linea materna, si può giudicare con una certa probabilità il genotipo dei produttori.

Nel lavoro di allevamento con animali, vengono utilizzati principalmente due metodi di incrocio: outbreeding (incrocio non imparentato) e inbreeding (strettamente imparentato).

Outbreeding tra individui della stessa razza o razze diverse animali, con un'ulteriore rigorosa selezione, porta al mantenimento delle qualità utili e al loro rafforzamento nelle generazioni successive.

In caso di consanguineità, fratelli e sorelle o genitori e prole vengono utilizzati come forme iniziali. Tale incrocio è in una certa misura simile all'autoimpollinazione nelle piante, che porta anche ad un aumento dell'omozigosi e, di conseguenza, al consolidamento di tratti economicamente preziosi nella prole.

Nell'allevamento, la consanguineità è di solito solo un passo per migliorare una razza. Questo è seguito dall'incrocio di diversi ibridi interlineari, a seguito dei quali gli alleli recessivi indesiderati vengono trasferiti in uno stato eterozigote e gli effetti dannosi della consanguineità vengono notevolmente ridotti.

Negli animali domestici, come nelle piante, si osserva il fenomeno dell'eterosi: durante l'incrocio o gli incroci interspecifici, gli ibridi della prima generazione sperimentano uno sviluppo particolarmente potente e un aumento della vitalità.

L'eterosi è ampiamente utilizzata nel pollame industriale e nell'allevamento di suini, poiché la prima generazione di ibridi viene utilizzata direttamente per scopi economici.

L'ibridazione a distanza degli animali domestici è meno efficiente di quella delle piante. Gli ibridi interspecifici di animali sono spesso sterili. Ma in alcuni casi, l'ibridazione a distanza è accompagnata dalla normale fusione dei gameti, dalla normale meiosi e dall'ulteriore sviluppo dell'embrione, che ha permesso di ottenere alcune razze che combinano preziose caratteristiche di entrambe le specie utilizzate nell'ibridazione.

Storia della selezione

Inizialmente, la selezione era basata sulla selezione artificiale, quando una persona seleziona piante o animali con caratteristiche di suo interesse. Fino ai secoli XVI-XVII. la selezione è avvenuta inconsciamente, cioè una persona, ad esempio, ha selezionato i semi di grano migliori e più grandi per la semina, senza pensare che stava cambiando le piante nella direzione di cui aveva bisogno.

Solo nel secolo scorso l'uomo, non conoscendo ancora le leggi della genetica, ha iniziato a utilizzare consapevolmente o deliberatamente la selezione, incrociando quelle piante che lo soddisfacevano maggiormente.

Tuttavia, con il metodo di selezione, una persona non può ottenere proprietà fondamentalmente nuove negli organismi allevati, poiché durante la selezione è possibile isolare solo quei genotipi che già esistono nella popolazione. Pertanto, per ottenere nuove razze e varietà di animali e piante, viene utilizzata l'ibridazione (incrocio), incrociando piante con tratti desiderabili e, in futuro, selezionando dalla prole quegli individui in cui caratteristiche benefiche più pronunciato.

Scienziati che hanno contribuito allo sviluppo dell'allevamento e della genetica

1) G. Mendel

Questo scienziato tedesco pose le basi della genetica moderna, stabilendo nel 1865 il principio di discretezza (discontinuità), ereditarietà di caratteristiche e proprietà degli organismi. Dimostrò anche il metodo di incrocio (usando i piselli come esempio) e sostenne tre leggi, che in seguito presero il suo nome.

2) TH Morgan

All'inizio del ventesimo secolo, questo biologo americano ha confermato la teoria cromosomica dell'ereditarietà, secondo la quale i tratti ereditari sono determinati dai cromosomi, gli organelli del nucleo di tutte le cellule del corpo. Lo scienziato ha dimostrato che i geni si trovano linearmente tra i cromosomi e che i geni di un cromosoma sono collegati tra loro.

3) C.Darwin

Questo scienziato, il fondatore della teoria dell'origine dell'uomo da una scimmia, condusse un gran numero di esperimenti sull'ibridazione, in molti dei quali fu stabilita la teoria dell'origine dell'uomo.

4) T. Fairchild

Per la prima volta nel 1717 ricevette ibridi artificiali. Questi erano ibridi di garofano, risultanti dall'incrocio di due diverse forme parentali.

5) I. I. Gerasimov

Nel 1892, il botanico russo Gerasimov studiò l'effetto della temperatura sulle cellule dell'alga verde Spirogyra e scoprì un fenomeno sorprendente: un cambiamento nel numero di nuclei in una cellula. Dopo l'esposizione a basse temperature o sonniferi, ha osservato la comparsa di cellule senza nuclei, oltre che con due nuclei. Il primo morì presto e le cellule con due nuclei si divisero con successo. Contando i cromosomi, si è scoperto che ce ne sono il doppio rispetto alle normali cellule. Pertanto, è stato scoperto un cambiamento ereditario associato a una mutazione del genotipo, ad es. l'intero set di cromosomi in una cellula. Si chiama poliploidia e gli organismi con un numero maggiore di cromosomi sono chiamati poliploidi.

5) MF Ivanov

Un ruolo eccezionale nell'allevamento degli animali è stato svolto dai risultati del famoso allevatore sovietico Ivanov, che ha sviluppato principi moderni per la selezione e l'incrocio delle razze. Lui stesso ha ampiamente introdotto i principi genetici nella pratica dell'allevamento, combinandoli con la selezione delle condizioni per l'educazione e l'alimentazione, favorevoli allo sviluppo delle proprietà della razza. Su questa base, ha creato razze di animali eccezionali come il maiale bianco delle steppe ucraine e il rambouillet di Askanian.

6) J.Wilmut

Nell'ultimo decennio è stata attivamente studiata la possibilità della clonazione artificiale di massa di animali unici preziosi per l'agricoltura. L'approccio principale consiste nel trasferire il nucleo da una cellula somatica diploide a un ovulo da cui è stato precedentemente rimosso il proprio nucleo. L'uovo con scambio di nucleo viene stimolato a schiacciarsi (spesso mediante scosse elettriche) e posto negli animali per la gestazione. Così, nel 1997 in Scozia, la pecora Dolly è apparsa dal nucleo di una cellula diploide della ghiandola mammaria di una pecora donatrice. È diventata il primo clone ottenuto artificialmente dai mammiferi. È stato questo caso il successo di Wilmut e dei suoi collaboratori.

7) SS Chetverikov

Negli anni '20 sorse e iniziò a svilupparsi la genetica mutazionale e di popolazione. La genetica delle popolazioni è un campo della genetica che studia i principali fattori dell'evoluzione - ereditarietà, variabilità e selezione - in specifiche condizioni ambientali, popolazioni. Il fondatore di questa tendenza fu lo scienziato sovietico Chetverikov.

8) NK Koltsov

Negli anni '30, questo genetista suggerì che i cromosomi fossero molecole giganti, anticipando così l'emergere di una nuova direzione nella scienza: la genetica molecolare.

9) NI Vavilov

Lo scienziato sovietico Vavilov ha stabilito che cambiamenti mutazionali simili si verificano nelle piante correlate, ad esempio nel grano nel colore della spiga, spinosità. Questo modello è spiegato dalla composizione simile dei geni nei cromosomi delle specie correlate. La scoperta di Vavilov fu chiamata la legge delle serie omologiche. Sulla base di esso, si può prevedere la comparsa di alcuni cambiamenti nelle piante coltivate.

10) I. V. Michurin

Impegnato nell'ibridazione dei meli. Grazie a questo, ha lanciato una nuova varietà Antonovka da sei grammi. E i suoi ibridi di mele sono spesso chiamati "mele Michurin"

Esempi di selezione di organismi viventi

Nel settore delle pellicce, è di grande importanza la selezione di mutazioni naturali che si distinguono per un nuovo bellissimo colore. Una tale selezione dà molto rapidamente risultati positivi. Questo può essere mostrato su nuove razze di volpi: argento-nero, platino e bianco. La volpe nera argentata, portata in URSS nel 1927, in 20 anni di lavoro di selezione ha acquisito una serie di proprietà che la distinguono dalla forma originale. La volpe di platino è stata allevata per selezione da un gruppo di neri d'argento che avevano una grande quantità di capelli d'argento. Nella volpe di platino si sviluppano grandi macchie bianche sul petto, sul ventre, sulle zampe e sul muso.

Un buon esempio è la razza di maiali allevati dall'accademico M.F. Ivanov - la steppa bianca ucraina. Durante la creazione di questa razza, sono state utilizzate scrofe di maiali ucraini locali con un peso ridotto e una carne e un grasso di bassa qualità, ma ben adattati alle condizioni locali. I tori maschi erano verri inglesi bianchi. La progenie ibrida è stata nuovamente incrociata con verri inglesi, la consanguineità è stata utilizzata in diverse generazioni, sono state create varie linee, incrociando le quali sono stati ottenuti gli antenati di una nuova razza, che non differiva per qualità della carne e peso dalla razza inglese, e in resistenza - dai maiali ucraini.

È dimostrato che il contributo dell'allevamento al raddoppio delle rese delle principali colture agricole, raggiunto nell'ultimo quarto di secolo nei paesi sviluppati, è di circa il 50%. Il cosidetto " rivoluzione verde»Nell'agricoltura del Messico, dell'India e di numerosi altri paesi, varietà di riso a bassa crescita (con un'altezza dello stelo di 100-110 cm), semi-nane (80-100 cm) e nane (60-80 cm) , grano, ecc.. Sono caratterizzati non solo da un'elevata resistenza all'allettamento, ma anche da un'elevata produttività della spiga, dovuta principalmente all'aumento del numero di chicchi in essa contenuti. Tali varietà forniscono rese superiori a 60 c/ha. La produzione di grano in Messico e in India dal 1950 al 1970 è aumentata di oltre 8 volte; la superficie coltivata è raddoppiata e la resa quadruplicata. Varietà simili di grano sono state create anche in Russia (ad esempio, Donskaya semi-nana e Mironovskaya sottodimensionata).

Elenco delle fonti utilizzate

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