Metoder for moderne utvalg. Planteforedling, metoder

Hos planter utføres det ved tvungen selvbestøvning av krysspollinerende former ( innavl). Hos dyr er dette kryssingen av individer som har en nær grad av slektskap og derfor genetisk likhet. Innavl brukes til å produsere rene eller homozygote linjer. I seg selv har disse linjene ikke selektiv verdi, siden innavl er ledsaget av utviklingsdepresjon. Den negative effekten av innavl forklares med overgangen til homozygot tilstand av mange skadelige recessive gener. Spesielt et lignende fenomen observeres hos en person med relaterte ekteskap, på grunnlag av hvilke de er forbudt. Samtidig er det i naturen arter av planter og dyr der autogami er normen (hvete, bygg, erter, bønner), som bare kan forklares ved å anta at de har en mekanisme som forhindrer eliminering av skadelige kombinasjoner av gener.

I avl er innavlede linjer av planter og dyr mye brukt for å oppnå interline-hybrider. Slike hybrider har uttalt heterose, inkludert i forhold til den generative sfæren. Spesielt oppnås hybridmaisfrø på denne måten, som blir sådd med det meste av verdens areal tildelt denne avlingen.

På grunnlag av innavl av den berømte Saratov-oppdretteren E.M. Plachek ble laget et enestående utvalg av solsikke Saratov 169.

Det motsatte av innavl er utavl- urelatert kryssing av organismer. Sammen med interavl og interavl omfatter det også intraavl og intraavl, dersom foreldrene ikke hadde felles forfedre i 4-6 generasjoner. Dette er den vanligste typen kryssinger, siden hybrider er mer levedyktige og motstandsdyktige mot skadelige effekter, dvs. viser en viss grad av heterose. Fenomenet heterose ble først beskrevet av den fremragende tyske hybridisatoren på 1700-tallet. I. Kelreuter. Naturen til dette fenomenet er imidlertid fortsatt ikke fullt ut forstått. Det antas at heterose skyldes fordelen med den heterozygote tilstanden for mange gener, samt et stort antall gunstige dominante alleler og deres interaksjon.

Et vesentlig poeng som kompliserer bruken av heterose i avl er dens demping i påfølgende generasjoner. I denne forbindelse står oppdrettere overfor oppgaven med å utvikle metoder for å fikse heterose i hybrider. En av dem, genetikere vurderer overføringen av hybridplanter til den apomiktiske reproduksjonsmåten.

En annen type kryss som brukes i avl er fjernhybridisering. Det inkluderer krysninger mellom varianter, arter og slekter. Kryssning av genetisk fjerne former er vanskelig på grunn av deres inkompatibilitet, som kan manifestere seg på forskjellige nivåer. For eksempel, hos planter med fjernhybridisering, kan veksten av pollenrør på pistillens stigma være fraværende; hos dyr kan et misforhold i tidspunktet for reproduksjon eller forskjeller i strukturen til reproduksjonsorganene tjene som en hindring. Ikke desto mindre, til tross for eksistensen av barrierer, utføres interspesifikk hybridisering både i naturen og i eksperimentet. For å overvinne ikke-kryssing av arter, utvikler oppdrettere spesielle metoder. For eksempel oppnås hybrider mellom mais og dens apomiktiske ville slektning, trypsacum, ved å forkorte maissmerkene til lengden på pollenrørene til trypsacum. Med fjern hybridisering av frukt I.V. Michurin utviklet slike metoder for å overvinne ikke-kryssing, som metoden for foreløpig vegetativ konvergens (poding), mediatormetoden, pollinering med en blanding av pollen av forskjellige arter, etc. For eksempel for å få en ferskenhybrid med kulde -resistente mongolske mandler, han krysset tidligere mandler med Davids halvkultiverte fersken. Etter å ha mottatt en hybrid mellommann, krysset han den med en fersken.

På 20-tallet. Det 20. århundre ved Forskningsinstituttet Jordbruk Sørøst i Saratov G.K. Meister skaffet de første hvete-rug-hybridene, som ble sådd på ganske store arealer. Her har den fremragende oppdretter A.P. Shekhurdin, på grunnlag av å krysse myk og durumhvete, oppnådde høykvalitetsvarianter av myk hvete Sarrubra, Sarroza, som fungerte som gendonorer for andre bemerkelsesverdige varianter og ble dyrket i Volga-regionen på store områder. I 1930 ble N.V. Tsitsin for første gang i verden krysset hvete med hvetegress, og snart ble S.M. Verushkin oppnådde hybrider mellom hvete og elimus. Allerede på midten av 30-tallet. Saratov-forskere har blitt ledende i vårt land innen avl av hvete og solsikke. Og nå er hundretusenvis av hektar sådd med varianter av hvete og solsikke, oppdrettet av Saratov-oppdrettere. Laget av N.N. Saltykov variant av durum vinterhvete Yantar Povolzhya ble tildelt gull og sølvmedaljer VVC.

fjernhybridiseringsmetode I forskjellige land ble varianter av poteter, tobakk, bomull og sukkerrør resistente mot sykdommer og skadedyr oppnådd.

Det negative punktet med fjernhybridisering er den delvise eller fullstendige steriliteten til fjerne hybrider, som hovedsakelig er forårsaket av meiotiske forstyrrelser under dannelsen av kjønnsceller. Krenkelser kan oppstå både med tilfeldighetene og med forskjellen i antall kromosomer i de opprinnelige formene. I det første tilfellet er årsaken til bruddene mangelen på homologi av kromosomsett og brudd på konjugasjonsprosessen, i det andre er dannelsen av gameter med ubalansert antall kromosomer også lagt til denne grunnen. Selv om slike gameter er levedyktige, oppstår aneuploider fra deres fusjon i avkommet, som ofte viser seg å være ikke-levedyktige og gjennomgår eliminering. For eksempel, når du krysser hvetearter med 28 kromosomer og 42 kromosomer, dannes hybrider med 35 kromosomer. I F2-hybrider varierer antallet kromosomer fra 28 til 42. I påfølgende generasjoner blir planter med ubalansert antall gradvis eliminert, og til slutt gjenstår bare to grupper med foreldrekaryotyper.

Med fjernhybridisering, i prosessen med dannelsen av hybrider, finner en formingsprosess sted: hybridformer med nye funksjoner dannes. For eksempel, i avkommet av hvete-sofa gress-hybrider, vises flerblomstrede former, forgrenede ører, etc. Disse formene er som regel genetisk ustabile, og det kreves lang tid for stabilisering. Det er imidlertid fjernhybridisering som gjør at oppdrettere kan løse problemer som ikke kan løses med andre metoder. For eksempel er alle varianter av poteter sterkt påvirket av ulike sykdommer og skadedyr. Det var mulig å få resistente varianter kun ved å låne denne egenskapen fra viltvoksende arter.

Et obligatorisk trinn i enhver seleksjonsprosess, inkludert bruk av hybridiseringsmetoden, er utvalg, som oppdretteren konsoliderer egenskapene som er nødvendige for å skape en ny sort eller rase.

Ch. Darwin skilte to typer kunstig seleksjon: ubevisst og metodisk. I mange årtusener har folk ubevisst valgt, valgt ut de beste eksemplarene av planter og dyr i henhold til egenskapene som er interessert for dem. Det er takket være dette utvalget at alle kulturplanter er blitt til.

Med metodisk utvalg setter en person seg et mål på forhånd, hvilke tegn og i hvilken retning han vil endre seg. Denne formen for utvalg begynte å bli brukt fra slutten av 1700-tallet. og oppnådde fremragende resultater i forbedring av husdyr og kulturplanter.

Utvalget kan være masse og individuelt. Masseutvalg- enklere og rimeligere. Med masseseleksjon velges samtidig et stort antall individer av befolkningen med ønsket egenskap, resten forkastes. I planter kombineres frøene til alle utvalgte individer og sås i ett område. Masseutvelgelse kan være enkelt og multippelt, som først og fremst bestemmes av metoden for pollinering av planter: i krysninger utføres seleksjonen vanligvis over flere generasjoner inntil ensartetheten til avkommet er oppnådd. Noen ganger fortsetter seleksjonen kontinuerlig for å unngå tap av verdifulle egenskaper. Et stort antall gamle varianter av landbruksplanter er blitt skapt ved masseutvelgelse, for eksempel bokhvetesorten Bogatyr, opprettet på begynnelsen av 1900-tallet, og er nå fortsatt en av de beste variantene av denne avlingen.

Individuell valgmetode mer kompleks og tidkrevende, men mye mer effektiv. En ny variant med individuelt utvalg lages fra en enkelt elitekopi. Metoden innebærer seleksjon i avkommet til denne planten over en rekke generasjoner, noe som gjør prosedyren for å lage en variasjon veldig lang.

Individuelt utvalg er mye brukt i dyreavl. I dette tilfellet brukes far-for-avkom-metoden, der den genetiske verdien til faren bestemmes basert på kvaliteten på avkommet. For eksempel blir kvaliteten på farene bedømt basert på ytelsen til døtrene deres. En annen metode for evaluering kalles søskenseleksjon. I dette tilfellet gjøres vurderingen i henhold til produktiviteten til beslektede individer - brødre og søstre.

Den mest effektive vil være seleksjon, som utføres på bakgrunn av et miljø som maksimalt avslører organismens arvelige evner. Kan ikke velges for tørketoleranse i fuktig klima. Ofte er utvalget spesielt laget under kunstig skapte ekstreme forhold, d.v.s. mot en provoserende bakgrunn.

Seleksjon og hybridisering er tradisjonelle avlsmetoder som lenge har spilt en stor rolle i avlsordninger. Men den vellykkede utviklingen av genetikk i det tjuende århundre. førte til en betydelig berikelse av arsenalet av avlsmetoder. Spesielt slike genetiske fenomener som polyploidi, haploidi, cytoplasmatisk hannsterilitet (CMS).

Autopolyploider mange avlinger, som rug, kløver, mynte, kålrot, brukes som utgangsmateriale for å lage nye varianter. I DDR og Sverige i første halvdel av det tjuende århundre. Tetraploide kortstammede rugvarianter ble oppnådd, med større korn sammenlignet med diploide varianter. Akademiker N.V. Tsitsin skapte tetraploid forgrenet rug med høy produktivitet. V.V. Sakharov og A.R. Zhebrak oppnådde storfrøte tetraploide former av bokhvete med høyt nektarinnhold.

Basert polyploidi De største resultatene har blitt oppnådd i utvalget av sukkerroer. Det er laget hybride triploide varianter som kombinerer høye avlinger med høyt sukkerinnhold i rotvekster. Samtidig ble det laget høytytende tetraploide varianter og hybrider av sukker og fôrbeter. Ved å krysse de tetraploide og diploide formene av vannmelon, oppnådde den japanske genetikeren G. Kihara en frøfri vannmelon, som er preget av høyt utbytte og utmerket smak.

I utvalget av en rekke planter har en annen form for polyploidi også funnet anvendelse - allopolyploidi. Allopolyploider er interspesifikke hybrider der settet med kromosomer er doblet eller mer. Når du dobler det diploide settet med kromosomer til en hybrid oppnådd ved å krysse to forskjellige arter eller slekter, dannes det fruktbare tetraploider, som kalles amfidiploider. De er preget av en uttalt heterose, som vedvarer i påfølgende generasjoner. Amphidiploid, spesielt, er en ny kornavling - triticale. Den ble mottatt av V.E. Pisarev ved å krysse myk vinterhvete (2 n= 42) med vinterrug (2 n= 14). For å doble settet med kromosomer i en intergenerisk 28-kromosomhybrid, ble planter behandlet med colchicin, en cellegift som blokkerer kromosomsegregering under meiose. De resulterende 56-kromosom triticale amfidiploidene er preget av et høyt innhold av protein, lysin, store ører, rask vekst, økt sykdomsresistens og vinterhardhet. Den 42-kromosomale triticale har enda større avlsverdi. De er enda mer produktive og motstandsdyktige mot skadelige påvirkninger.

Bruken av kolkisin for kunstig produksjon av polyploider har revolusjonert feltet eksperimentell polyploidi. Med dens hjelp ble triploide og tetraploide former oppnådd i mer enn 500 plantearter. Noen doser ioniserende stråling har også en polyploidiserende effekt.

Bruken av fenomenet haploidi har åpnet store muligheter i utviklingen av teknologi for rask etablering av homozygote linjer ved å doble settet av kromosomer i haploider. Hyppigheten av spontan haploidi hos planter er svært lav (i mais er det én haploid per tusen diploider), og derfor er det utviklet metoder for masseproduksjon av haploider. En av dem er produksjon av haploider gjennom ankerkultur. Støvknapper på stadiet av mikrosporer plantes på et kunstig næringsmedium som inneholder vekststimulerende midler - cytokininer og auxiner. Kimlignende strukturer dannes fra mikrosporer - embryoider med et haploid antall kromosomer. Av disse utvikler frøplanter seg senere, og gir etter transplantasjon til nytt miljø normale haploide planter. Noen ganger er utviklingen ledsaget av dannelsen av kallus med foci av morfogenese. Etter transplantasjon til et optimalt miljø danner de også embryoider og frøplanter som vokser til normale haploide planter.

Ved å lage homozygote diploide linjer fra haploider og krysse dem, ble verdifulle hybridvarianter av mais, hvete, bygg, raps, tobakk og andre avlinger oppnådd. Bruken av haploider gjør det mulig å redusere perioden for opprettelse av homozygote linjer med 2-3 ganger.

I avlsordninger for produksjon av hybridfrø av mais, hvete og en rekke andre avlinger ble CMS-fenomenet brukt, noe som gjorde det mulig å forenkle og redusere kostnadene ved denne prosessen, fordi den manuelle prosedyren for kastrering av mannlige blomsterstander i produksjonen av F 1-hybrider ble eliminert.

Bruken av de siste fremskrittene innen genetikk og etableringen av effektive teknologier har gjort det mulig å øke produktiviteten til kultiverte plantesorter mange ganger. På 70-tallet. Begrepet "grønn revolusjon" ble laget, som reflekterte et betydelig hopp i utbyttet av de viktigste landbruksavlingene, oppnådd ved hjelp av ny teknologi. Ifølge økonomer, bidraget genetiske metoder avkastningsøkningen var 50 %. Resten står for bruken av forbedrede metoder for å dyrke jorden og prestasjonene til agrokjemi. Innføringen av komplekse teknologier har ført til storskala dyrking av visse typer av et begrenset antall avlinger. Dette medførte problemer knyttet til sykdommer og epidemier som følge av planteskader fra ulike skadedyr. Det er plantens motstand mot disse skadelige faktorene som kom til førsteplassen på listen over egenskaper for seleksjon.

Grunnleggende planteforedlingsmetoder

Ordet "utvalg" kommer fra lat. "selectio", som i oversettelse betyr valg, utvalg". Seleksjon er en vitenskap som utvikler nye måter og metoder for å skaffe plantesorter og deres hybrider, dyreraser. Det er også en gren av landbruket som utvikler nye varianter og avler med de nødvendige for menneskers egenskaper: høy produktivitet, visse produktkvaliteter, immun mot sykdommer, godt tilpasset visse vekstforhold. Det teoretiske grunnlaget for avl er genetikk og mønstrene for arv og variasjon av organismer utviklet av den. Evolusjonsteorien til Charles Darwin, lovene til Gregory Mendel, doktrinen om rene linjer og mutasjoner tillot oppdrettere å utvikle metoder for å kontrollere arven til plante- og dyreorganismer.

En viktig rolle i avlspraksis spilles av hybridologisk analyse.

Seleksjonsprosessen er delt inn i tre grener: seleksjon i planteproduksjon, seleksjon i husdyrhold og seleksjon av mikroorganismer.

Å finne et bestemt gen, trekke det ut av en celle, implantere det i en annen, og få en helt ny organisme som perfekt oppfyller alle kravene – man kan bare drømme om. Finn den rette kombinasjonen av gener, og poteter vil slutte å være redde for Colorado-potetbillen, hvete vil slutte å være redd for regn og frost, soyabønner vil gi enestående avlinger, det vil være dobbelt så mye betakaroten i tomater, brokkoli vil starte for å bremse veksten av kreftceller, vil kyllinger gjøre oss fornøyde med egg rike på flerumettede fettsyrer, som bare finnes i fisk. Men du vet aldri hva annet som kan oppnås ved å manipulere genkoden!

Primitiv planteforedling oppsto samtidig med jordbruket. Etter å ha begynt å dyrke planter, begynte mennesket å velge ut, bevare og forplante det beste av dem. Mange kulturplanter ble dyrket omtrent 10 tusen år før vår tidsregning. Antikkens oppdrettere skapte utmerkede varianter av fruktplanter, druer, mange varianter av hvete, meloner og kalebasser. Men en betydelig innflytelse på utviklingen av planteavl ble utøvd av arbeidet til vesteuropeiske oppdrettere-utøvere på 1700-tallet, for eksempel de engelske forskerne Gallet, Shiref og den tyske forskeren Rimpau. De skapte flere hvetevarianter, utviklet måter å avle nye varianter på. I 1774 ble avlsfirmaet Vilmorin grunnlagt nær Paris, hvis oppdrettere var de første som vurderte utvalgte planter i henhold til deres avkom. De klarte å utvikle varianter av sukkerroer som inneholdt nesten 3 ganger mer sukker enn de originale. Dette arbeidet beviste seleksjonens enorme innflytelse på å endre plantens natur i den retningen som er nødvendig for mennesket. Med utviklingen av kapitalismen på slutten av 1700- og begynnelsen av 1800-tallet i Europa og Nord Amerika det er industrielle frøfirmaer og store utvalg og frødyrkingsbedrifter; industriell planteavl dukker opp, utviklingen som ble sterkt påvirket av prestasjonene til botanikk, mikroskopisk teknologi og mange andre. andre

Og i Russland I.V. Michurin begynte arbeidet med valg av fruktavlinger. Etter å ha brukt en rekke nye originale metoder, skapte han mange varianter av frukt- og bæravlinger. Av stor betydning for teorien og praksisen om planteforedling var hans arbeider om hybridisering av geografisk fjerne former. Samtidig, i USA, skapte L. Burbank, gjennom nøye kryssing og perfekt utvalg hele linjen nye varianter av ulike landbruksvekster. Noen av dem tilhørte former som ikke tidligere ble funnet i naturen (frøfri plomme, ikke-tornete bjørnebærvarianter).

I planteavl, utvikling av det vitenskapelige grunnlaget for seleksjon og hybridisering, metoder for å lage innledende materiale - polyploidi, eksperimentell mutagenese, haploidi, celleseleksjon, kromosomal og genteknologi, hybridisering av protoplaster, kultur av kim- og somatiske celler og plantevev; studiet av det genetiske og fysiologisk-biokjemiske grunnlaget for immunitet, arven av de viktigste kvantitative og kvalitative egenskapene (protein og dets aminosyresammensetning, fett, stivelse, sukker). I moderne planteavl brukes naturlige og hybride populasjoner, selvbestøvede linjer, kunstige mutanter og polyploide former som utgangsmateriale. De fleste varianter av landbruksplanter er skapt ved seleksjon og intraspesifikk hybridisering. Mutante og polyploide varianter av korn-, industri- og fôrvekster er oppnådd. Suksessen med hybridisering bestemmes i stor grad av riktig valg av foreldrepar for kryssing, spesielt i henhold til det økologiske og geografiske prinsippet. Hvis det er nødvendig å kombinere egenskapene til flere foreldreformer i hybridavkommet, brukes trinnvis hybridisering. Denne metoden er mye brukt over hele verden. For å forbedre de ønskede egenskapene til en av foreldrene i hybridavkommet, brukes tilbakekryss. For å kombinere i en variant egenskapene og egenskapene til forskjellige plantearter eller slekter, brukes fjernhybridisering.

I.V. Michurin er en fremragende vitenskapsmann-oppdretter, en av grunnleggerne av vitenskapen om å avle fruktavlinger. Han bodde og arbeidet i fylkesby Kozlov (Tambov-provinsen), omdøpt i 1932 til Michurinsk. hagearbeid med unge år var hans favoritt ting. Han satte sitt livs mål å berike hagene i Russland med nye varianter og oppnådde denne drømmen, til tross for utrolige vanskeligheter og vanskeligheter.

Han utviklet originale praktiske metoder for å skaffe hybrider med nye egenskaper nyttige for mennesker, og kom også med svært viktige teoretiske konklusjoner.

Etter å ha satt seg oppgaven med å fremme sørlige varianter av frukttrær til sentrale Russland, prøvde Michurin først å løse det ved å akklimatisere disse variantene under nye forhold. Men de sørlige variantene han dyrket frøs ut om vinteren. En ren endring i eksistensbetingelsene til en organisme kan ikke endre en fylogenetisk utviklet stabil genotype, dessuten i en bestemt retning.

Overbevist om uegnetheten til akklimatiseringsmetoden viet Michurin livet sitt til avlsarbeid, der han brukte tre hovedtyper av påvirkning på plantens natur: hybridisering, utdanning av en utviklende hybrid under forskjellige forhold og seleksjon.

Hybridisering, det vil si å oppnå en sort med nye, forbedrede egenskaper, ble oftest utført ved å krysse en lokal sort med en sørlig, som hadde høyere smak. Samtidig ble et negativt fenomen observert - dominansen av egenskapene til den lokale varianten i hybriden.

Årsaken til dette var den historiske tilpasningen av den lokale sorten til visse eksistensforhold.

En av hovedbetingelsene som bidrar til suksessen med hybridisering, vurderte Michurin utvalget av foreldrepar. I noen tilfeller tok han for å krysse foreldre som var fjerne i deres geografiske habitat. Hvis eksistensforholdene for foreldreformer ikke samsvarer med deres vanlige, resonnerer han, så vil hybridene som er oppnådd fra dem lettere kunne tilpasse seg nye faktorer, siden det ikke vil være noen ensidig dominans. Da vil oppdretteren kunne kontrollere utviklingen av en hybrid som tilpasser seg nye forhold.

Ved denne metoden ble Bere winter Michurina-pæresorten avlet. Som mor ble Ussuri villpære tatt, som utmerker seg med små frukter, men vinterharde, som far, den sørlige varianten Bere royale med store saftige frukter. For begge foreldrene var forholdene i det sentrale Russland uvanlige.

Hybriden viste egenskapene til foreldrene som oppdretteren trengte: fruktene var store, lagringsdyktige, hadde høy smak, og selve hybridplanten tålte kulde opp til - 36 °.

I andre tilfeller valgte Michurin lokale frostbestandige varianter og krysset dem med sørlige varmekjære, men med andre utmerkede kvaliteter. Michurin tok opp nøye utvalgte hybrider under spartanske forhold, og trodde at ellers ville de ha trekk av termofilisitet. Dermed ble Slavyanka-eplesorten oppnådd ved å krysse Antonovka med den sørlige sorten Ranet-ananas.

I tillegg til å krysse to former som tilhører samme systematiske kategori (epletrær med epletrær, pærer med pærer), brukte Michurin også hybridisering av fjerne former: han mottok interspesifikke og intergeneriske hybrider.

Han fikk hybrider mellom kirsebær og fuglekirsebær (cerapadus), mellom aprikos og plomme, plomme og svartor, fjellaske og sibirsk hagtorn, etc.

Under naturlige forhold blir ikke fremmed pollen av en annen art oppfattet av moderplanten og kryssing forekommer ikke. For å overvinne ikke-kryssing i fjernhybridisering, brukte Michurin flere metoder.

Metode for foreløpig vegetativ tilnærming.

Ett år gammel stilk av en hybrid rognefrøplante (pode) podes inn i kronen på en plante av en annen art eller slekt, for eksempel til en pære (rotstokk). Etter 5-6 år med ernæring, på grunn av stoffene produsert av bestanden, er det en viss endring, konvergensen av de fysiologiske og biokjemiske egenskapene til scion.

Under blomstringen av fjellaske blir blomstene pollinert med pollen fra grunnstammen. Det er her crossoveren finner sted.

mediator metode.

Den ble brukt av Michurin i hybridiseringen av dyrket fersken med vill mongolsk mandelbønne (for å flytte fersken mot nord). Siden direkte kryssing av disse formene ikke var mulig, krysset Michurin beveren med den halvkultiverte fersken David. Hybriden deres krysset med en dyrket fersken, som han ble kalt en mellommann for.

Pollineringsmetode med en blanding av pollen.

I.V. Michurin brukte ulike varianter av pollenblandingen. En liten mengde pollen fra morplanten ble blandet med pollen fra far. I dette tilfellet irriterte dets eget pollen stigmaet til pistillen, som ble i stand til å akseptere fremmed pollen. Ved pollinering av epleblomster med pærepollen ble det tilsatt litt eplepollen til sistnevnte. En del av eggløsningene ble befruktet av sin egen pollen, den andre delen - av en annens (pære).

Ikke-kryssing ble også overvunnet når blomstene til morplanten ble bestøvet med en blanding av pollen fra forskjellige arter uten tilsetning av pollen av deres egen sort.

Eteriske oljer og andre sekreter utskilt av fremmed pollen irriterte stigmaet til moderplanten og bidro til dens oppfatning.

Med alt hans mangeårige arbeid med foredling av nye varianter av planter, har I.V. Michurin viste viktigheten av den påfølgende utdanningen av unge hybrider etter kryssing.

Da Michurin oppdrettet en utviklende hybrid, tok Michurin hensyn til sammensetningen av jorda, metoden for lagring av hybridfrø, hyppig gjenplanting, arten og graden av ernæring av frøplanter og andre faktorer.

mentor metode. utvalg vegetativ Michurin

I tillegg brukte Michurin mye mentormetoden han utviklet. For å dyrke frem ønskelige egenskaper i en hybridfrøplante, podes frøplanten på en plante som besitter disse egenskapene. Videre utvikling av hybriden er under påvirkning av stoffer produsert av morplanten (mentor); de ønskede egenskapene forsterkes i hybriden. I denne saken i prosessen med utvikling av hybrider oppstår en endring i egenskapene til dominans.

Både en grunnstamme og en scion kan være en mentor. På denne måten avlet Michurin to varianter - Kandil-kinesisk og Bellefleur-kinesisk.

Kandil-kinesisk er resultatet av å krysse Kitaika med krim-varianten Kandil-Sinap. Først begynte hybriden å avvike mot den sørlige forelderen, som kunne utvikle utilstrekkelig kuldemotstand i den. For å utvikle og konsolidere tegnet på frostmotstand podet Michurin en hybrid inn i kronen til Kitaykas mor, som hadde disse egenskapene. Ernæring hovedsakelig med sine stoffer brakte opp ønsket kvalitet i hybriden. Avl av andre klasse Bellefleur-kinesisk var assosiert med noe avvik fra hybriden mot den frostbestandige og tidlig modne Kitayka. Fruktene til hybriden tålte ikke lang lagring.

For å dyrke bevaringskvaliteten i hybriden, plantet Michurin flere stiklinger av sent modne varianter i kronen på den Bellefleur-kinesiske hybridfrøplanten.

Resultatet viste seg å være bra - fruktene til kinesisk Bellefleur fikk de ønskede egenskapene - sen modning og holdbarhet.

Mentormetoden er praktisk ved at dens handling kan reguleres ved følgende metoder: 1) forholdet mellom alderen til mentoren og hybriden; 2) mentorens varighet; 3) det kvantitative forholdet mellom bladene til mentoren og hybriden.

For eksempel vil intensiteten av mentorens handling være jo høyere, jo eldre han er, jo rikere kroneblad og jo lenger han handler. I avlsarbeid la Michurin betydelig vekt på seleksjon, som ble utført gjentatte ganger og veldig strengt. Hybridfrø ble valgt i henhold til størrelse og rundhet: hybrider - i henhold til konfigurasjonen og tykkelsen på bladbladet og bladstilken, formen på skuddet, plasseringen av sideknoppene, i henhold til vinterhardhet og motstand mot soppsykdommer, skadedyr og mange andre egenskaper, og til slutt, i henhold til kvaliteten på frukten.

Resultatene av IV Michurins arbeid er slående. Han skapte hundrevis av nye varianter av planter. En rekke varianter av epletrær og bærvekster er avansert langt mot nord. De har høy smak og er samtidig perfekt tilpasset lokale forhold. Den nye sorten Antonovka 600 gram gir opptil 350 kg per tre. Michurin-druer tålte vinteren uten å pudre vinstokkene, noe som gjøres selv på Krim, og reduserte samtidig ikke vareindikatorene. Michurin viste i sitt arbeid det kreative muligheter mennesker er grenseløse.

Moderne utseende.

I prinsippet er det ikke noe nytt i ideen om å skaffe modifiserte produkter.

Naturen selv i utviklingsprosessen skapte nye organismer og forsynte de tidligere skapte med nye egenskaper. Riktignok tok det årtusener.

Mennesket bestemte seg for å fremskynde denne prosessen og skapte vitenskapen om å avle nye varianter av planter og dyreraser - utvalg. Forskere krysset organismer med de nødvendige egenskapene, valgte vellykkede prøver fra det resulterende avkommet og krysset dem igjen, og oppnådde fullstendig genetisk renhet. Det var nødvendig med flere tiår for å oppnå frostbestandig hvete ved bruk av denne metoden eller en kurase som ga syv ganger melkeytelsen. Noen få titalls år sammenlignet med et årtusen er ingenting, men for utålmodig menneskehet virket dette for langt. Forskere har funnet en enda raskere måte å få organismer med et spesifikt sett med gener på. Levende celler ble utsatt for alvorlig strålingseksponering, noe som forårsaket tilfeldige mutasjoner, i håp om at minst et par celler ville mutere i riktig retning. Og selv om det var flere uønskede resultater med denne seleksjonsmetoden enn med konvensjonell kryssing, ble tiden for å oppnå den ønskede redusert til 10-15 år.

Bruken av strålingsmutagenese forårsaket en storm blant forskere - men i en tekopp. Tvister ble gjennomført, men bak lukkede dører, for ikke å tiltrekke offentlig oppmerksomhet. Sammenlignet med strålingsmetoder, ser teknologien for å transplantere et DNA-fragment, brukt av genteknologi, ut til å være toppen av delikatessen. I det minste eliminerer det praktisk talt risikoen for å få uønskede resultater.

Stridsbenet var den opprinnelige genetiske skapelsen - en tomat med gjeller, som ble implantert med et nordamerikansk flyndre-gen for frostmotstand. Ingen forestilte seg selvsagt hva som ville skje som et resultat. Hvem vet hvilke andre overraskelser transgene produkter vil bringe til folk? Økologer er for eksempel veldig bekymret for hva Colorado-potetbiller vil spise hvis det ikke er umodifiserte poteter igjen i verden. Men potetdyrkere er trege til å dele bekymringene sine: det dyrkes nå poteter som tåler skadedyr nesten overalt.

Leger er bekymret for den andre siden av spørsmålet: hvordan vil de modifiserte produktene påvirke menneskekroppen? Vil han oppfatte cellene til den samme poteten med et DNA-fragment av kål innebygd som allergener? Og generelt - hvor godt vil slik mat bli absorbert, vil det gi stoffene som er nødvendige for kroppen i sin helhet?

Det er lite sannsynlig at tvister rundt transgene produkter løses raskt. Mest sannsynlig, mens forskere stille og fredelig vil se etter den gyldne middelvei mellom "nyttig" og "skadelig", vil modifiserte produkter umerkelig, av seg selv, bli med i hverdagen vår. Foreløpig gjør de det allerede. Sprudlende epler, en-til-en-gulrøtter, vintertomater ... Du skal heller ikke tro at innhøstingen fra din egen hage ikke har noe med genteknologi å gjøre.

Frøene som brukes av sommerboere kan også være vitenskapens hjernebarn.

Men i noen tilfeller er ikke transgene produkter farligere og enda bedre enn konvensjonelle.

Så, for eksempel, viste det seg med soyabønner - det første genmodifiserte produktet som mottok et statlig registreringsbevis i Russland, som gjør det mulig å dyrke og bruke denne avlingen uten hindring. Forskere har kommet til den konklusjon at transgene soyabønner er mer miljøvennlige og tryggere enn konvensjonelle soyabønner. Plantevernmidler, ugressmidler og insektmidler har tradisjonelt blitt brukt for å kontrollere ugress og skadedyr som påvirker denne avlingen, og transgene soyabønner takler alle ulykkene. Det vil si at vi fikk, om enn ikke helt naturlig, men et miljøvennlig produkt.

I USA er bruk av genmodifiserte produkter tillatt uten noen restriksjoner (og til og med uten indikasjon på at dette er genteknologiens hjernebarn). I EU-landene var salg av modifiserte produkter tillatt under forutsetning av at de var utstyrt med en spesiell etikett. I vårt land må hvert produkt med et modifisert gen motta et statlig registreringsbevis som bekrefter sikkerheten. Alt ser relativt bra ut. Men i praksis er alt mye mer komplisert. Produktet kan kun inneholde én komponent hentet fra transgene råvarer. Hvem vil fortelle oss om det er endret nå eller ikke.

Gitt denne omstendigheten, insisterer leger og ernæringsfysiologer på at hvert slikt produkt har en spesiell etikett som indikerer hvilken modifisert komponent og i hvilken andel den inneholder. Hver av oss har rett til å vite hva som er på tallerkenen hans. Et slikt fenomen som seleksjon var et produkt av utviklingen av menneskelig sivilisasjon. Det er gode og dårlige sider her, men faktum forsvinner ikke. Så du må dra nytte av oppdagelsen. Michurin alene gikk inn i vitenskapen som skaperen av over 300 plantearter. Det er skummelt å forestille seg hva moderne forskere er i stand til. La oss håpe at folk ikke skader seg selv, siden det har skjedd mer enn en gang ...

Selve begrepet "utvalg" kommer fra det latinske ordet "utvalg". Denne vitenskapen studerer måtene og metodene for å skape nye og forbedre eksisterende grupper (populasjoner) av organismer som brukes til å støtte menneskeheten. Vi snakker om varianter av kulturplanter, raser av husdyr og stammer av mikroorganismer. Hovedkriteriet i dette tilfellet er verdien og bærekraften til nye funksjoner og egenskaper i praksis.

Plante- og dyreavl: hovedretninger

• Høye avlinger av plantevarianter, fruktbarhet og produktivitet av dyreraser.
• Kvalitative egenskaper til produktene. Når det gjelder planter, kan dette være smaken, utseendet til frukt, bær og grønnsaker.
• Fysiologiske tegn. Hos planter tar oppdrettere oftest hensyn til tilstedeværelsen av forhastethet, tørkeresistens, vinterhardhet, motstand mot sykdommer, skadedyr og de negative effektene av klimatiske forhold.
• Intensiv måte å utvikle seg på. Hos planter er dette en positiv dynamikk for vekst og utvikling ved gjødsling, vanning og hos dyr - "betaling" for fôr, etc.

Utvalg på nåværende stadium

Moderne avl av dyr, planter og mikroorganismer, for å øke effektiviteten, tar nødvendigvis hensyn til behovene til salgsmarkedet for landbruksprodukter, noe som er spesielt viktig for utviklingen av en bestemt industri av en bestemt produksjon. For eksempel baking av brød Høy kvalitet, med god smak, elastisk smule og sprø smuldrete skorpe, bør lages av sterke (glassaktige) varianter av myk hvete, som inneholder store mengder protein og elastisk gluten. De høyeste kjekskvalitetene er laget av melete varianter av myk hvete, og durumhvete egner seg best til produksjon av pasta.

Merkelig nok er utvalget av dyr og mikroorganismer relatert. Faktum er at resultatene av sistnevnte brukes i biologisk kontroll av patogener hos dyr, så vel som ulike varianter av dyrkede planter.

Et slående eksempel på utvalg basert på markedets behov er pelsdyroppdrett. Dyrking av pelsbærende dyr, som er forskjellige i en annen genotype, som er ansvarlig for fargen og nyansen på pels, avhenger av motetrender.

Teoretisk grunnlag

Generelt bør seleksjon utvikles på grunnlag av genetikkens lover. Det er denne vitenskapen, som studerer mekanismene for arv og variasjon, som gjør det mulig, ved hjelp av ulike påvirkninger, å påvirke genotypen, som igjen bestemmer settet av egenskaper og egenskaper til organismen.

Avlsmetodikken bruker også prestasjonene fra andre vitenskaper. Disse er systematikk, cytologi, embryologi, fysiologi, biokjemi, molekylærbiologi og individuell utviklingsbiologi. På grunn av den høye utviklingsraten for de ovennevnte områdene innen naturvitenskap, åpner det seg nye muligheter for utvalg. Selv i dag når forskningen innen genetikk et nytt nivå, hvor det er mulig å målrettet modellere de nødvendige egenskapene og egenskapene til dyreraser, plantevarianter og stammer av mikroorganismer.

Genetikk spiller en avgjørende rolle i prosessen med å løse avlsproblemer. Den gjør det mulig, ved å bruke lovene om arv og variabilitet, å utføre planleggingen av utvelgelsesprosessen på en slik måte at den tar hensyn til særegenhetene ved arv av spesifikke egenskaper.

Valg av opprinnelig genetisk materiale

Valget av dyr, planter og mikroorganismer kan bare være effektivt hvis kildematerialet er nøye utvalgt. Det vil si at riktigheten av valget av innledende raser, varianter, arter skyldes studiet av deres opprinnelse og evolusjon i sammenheng med de egenskapene og egenskapene som den foreslåtte hybriden bør være utstyrt med. På leting nødvendige skjemaer i streng rekkefølge er hele verdens genpool tatt i betraktning. Det prioriteres derfor bruk av lokale skjemaer med nødvendige egenskaper og egenskaper. Videre utføres tiltrekningen av former som vokser i andre geografiske eller klimatiske soner, det vil si at metodene for introduksjon og akklimatisering brukes. Den siste utveien er metodene for eksperimentell mutagenese og genteknologi.

Dyreavl: metoder

På dette vitenskapsområdet utvikles og studeres de mest effektive metodene for å tillate avl av nye husdyrraser og forbedre eksisterende.

Dyreavl har sine egne spesifikasjoner, noe som skyldes at dyr mangler evnen til å reprodusere vegetativt og aseksuelt. De formerer seg kun seksuelt. Av denne omstendigheten følger det også at for å avle avkom, må et individ nå seksuell modenhet, og dette påvirker tidspunktet for forskning. Mulighetene for seleksjon er også begrenset av det faktum at avkom til individer som regel ikke er mange.

De viktigste metodene for å avle nye dyreraser, så vel som plantevarianter, kan kalles seleksjon og hybridisering.

Dyreavl, rettet mot å avle nye raser, bruker oftest ikke masse, men individuelt utvalg. Dette skyldes det faktum at omsorg for dem er mer individualisert sammenlignet med omsorg for planter. Spesielt tar ca 10 personer seg av et husdyr på 100 individer. Mens det på området hvor hundrevis og tusenvis av planteorganismer vokser, jobber fra 5 til 8 oppdrettere.

Hybridisering

En av de ledende metodene er hybridisering. I dette tilfellet utføres utvalget av dyr ved innavl, urelatert kryssing og fjernhybridisering.

Under innavl forstå hybridisering av individer som tilhører forskjellige raser av samme art. Denne metoden lar deg få organismer med nye egenskaper, som deretter kan brukes i prosessen med å avle nye raser eller forbedre gamle.

Begrepet "innavl" kommer fra engelske ord, som betyr "innenfor" og "avl". Det vil si at det gjennomføres kryssing av individer som tilhører nært beslektede former av samme befolkning. Når det gjelder dyr, snakker vi om inseminering av nært beslektede organismer (mor, søster, datter, etc.). Hensiktsmessigheten av innavl er basert på det faktum at den opprinnelige formen til en bestemt egenskap er dekomponert i en rekke rene linjer. De har vanligvis redusert levedyktighet. Men hvis disse rene linjene krysses ytterligere med hverandre, vil heterose bli observert. Dette er et fenomen som er preget av utseendet i hybridorganismer av den første generasjonen av en økning i visse tegn. Dette er spesielt levedyktighet, produktivitet og fruktbarhet.

Dyreavl, hvis metoder har ganske vide grenser, bruker også fjernhybridisering, som er en prosess direkte motsatt av innavl. I dette tilfellet blandes individer av forskjellige arter. Målet med fjernhybridisering kan kalles å skaffe dyr som vil utvikle verdifulle ytelsesegenskaper.

Eksempler er krysninger mellom et esel og en hest, en yak og en tur. Det skal bemerkes at hybrider ofte ikke produserer avkom.

Forskning av M. F. Ivanov

Den berømte russiske forskeren M.F. Ivanov var interessert i biologi siden barndommen.

Dyreavl ble gjenstand for hans forskning da han studerte egenskapene til mekanismene for variasjon og arv. Seriøst interessert i dette emnet, M.F. Ivanov utviklet deretter en ny rase av griser (hvit ukrainsk). Den er preget av høy produktivitet og god tilpasningsevne til klimatiske forhold. For kryssing ble det brukt en lokal ukrainsk rase, som var godt tilpasset forholdene i steppen, men hadde lav produktivitet og lav kjøttkvalitet, og en engelsk hvit rase, som hadde høy produktivitet, men ikke var tilpasset for å eksistere i lokale forhold. Metodiske metoder for innavl, urelatert kryssing, individ-masseseleksjon og oppdragelse ble brukt. Som et resultat av langsiktig møysommelig arbeid ble det oppnådd et positivt resultat.

Utvalgsutviklingsutsikter

På hvert utviklingsstadium bestemmes listen over mål og mål for avl som vitenskap av særegenhetene til kravene til landbruksteknologi og husdyrhold, stadium for industrialisering av avlingsproduksjon og husdyrhold. For den russiske føderasjonen er det veldig viktig å lage plantevarianter og dyreraser som beholder sin produktivitet under ulike klimatiske forhold.

Grunnleggende begreper og begreper.

Råmateriale- linjer, varianter, arter, slekter av kultiverte eller ville planter eller dyr med verdifulle økonomiske kvaliteter eller eksteriør.

Hybridisering(fra gresk. "hybris"- kryssing) - naturlig eller kunstig kryssing av individer som tilhører forskjellige linjer, varianter, raser, arter, slekter av planter eller dyr.

Variasjon- et sett med kulturplanter av samme art, kunstig skapt av mennesket og preget av: a) visse arvelige egenskaper, b) arvelig fiksert produktivitet, c) strukturelle (morfologiske) trekk.

Rase- et sett med husdyr av samme art, kunstig skapt av mennesket og preget av: a) visse arvelige egenskaper, b) arvelig fiksert produktivitet, c) eksteriør.

Linje- avkom av ett selvbestøvende individ i planter, avkom fra innavl hos dyr som har de fleste genene i homozygot tilstand.

Innavl(intsukht, på engelsk - "breeding in oneself") - nært beslektet kryssing av husdyr. Tvunget selvbestøvning i krysspollinerende planter.

innavlsdepresjon- reduksjon i levedyktighet og produktivitet hos dyr og planter oppnådd ved innavl, på grunn av overgangen av de fleste gener til en homozygot tilstand.

heterose- kraftig utvikling av hybrider oppnådd ved å krysse innavlede (rene) linjer, hvorav den ene er homozygot for dominerende, den andre for recessive gener.

Rotstokk- egenrotet (rotet) plante, som er podet.

scion- en stikling av en plante eller en knopp som er podet på en innfødt rotplante.

Polyploidi- en multippel økning i det diploide eller haploide settet av kromosomer forårsaket av en mutasjon.

Mutagenese(fra lat. "mutasjon"- endre, endre og gresk. "genos"- forming) - en metode for å velge høyere planter og mikroorganismer, som lar deg kunstig oppnå mutasjoner for å øke produktiviteten.

Bioteknologi- bruk av levende organismer og biologiske prosesser i produksjonen. Biologisk behandling Avløpsvann, biologisk beskyttelse av planter, samt syntese av fôrproteiner, aminosyrer under industrielle forhold, produksjon av tidligere utilgjengelige medisiner (hormonet insulin, veksthormon, interferon), etablering av nye plantevarianter, dyreraser, mikrobielle arter , etc. - dette er hovedretningene for de nye grenene av vitenskap og industri.

Genteknologi- en vitenskap som skaper nye kombinasjoner av gener i et DNA-molekyl. Evnen til å kutte og spleise et DNA-molekyl gjorde det mulig å lage en hybrid bakteriecelle med menneskelige gener som er ansvarlige for syntesen av hormonet insulin og interferon. Denne utviklingen brukes i farmasøytisk industri for å skaffe legemidler. Ved hjelp av gentransplantasjon skapes planter som er motstandsdyktige mot sykdommer, ugunstige miljøforhold, med høyere effekt av fotosyntese og atmosfærisk nitrogenfiksering.

THE LAW OF HOMOLOGICAL SERIES OF HEREDITARY VARIABILITY (N. I. VAVILOV):

Arter og slekter som er genetisk nære er preget av lignende serier av arvelig variabilitet.

Tabell 53. Opprinnelsessentre for kulturplanter (ifølge N. I. Vavilov)

Tabell 54. Hovedutvalgsmetoder

Tabell 55. Metoder for seleksjon og genetisk arbeid av I. V. Michurin

Oppgaver og prøver om emnet "Tema 13. "Utvalg."

• Avl og bioteknologi - Grunnleggende om genetikk. Mønstre for arv Generelle biologiske mønstre (grad 9–11)

  Leksjoner: 3 oppgaver: 9 prøver: 1

• Avsluttende kunnskapsprøve på temaene Flat, Rund og Annelids - Virvelløse dyr (unntatt leddyr) dyr (grad 7)

  Oppgaver: 20 prøver: 2

• Retningslinjer for biologi

  Leksjoner: 3 oppgaver: 4 prøver: 1

• Forskningsmetoder i biologi. Enheten til forstørrelsesenheter - Biologi - studiet av levende organismer Bakterier. Sopp. Planter (klasse 5–6)

  Leksjoner: 4 oppgaver: 5 prøver: 1

• Plante-celle - Cellulær struktur av planter Bakterier. Sopp. Planter (klasse 5–6)

  Leksjoner: 1 oppgaver: 7 prøver: 1

Etter å ha jobbet gjennom disse emnene, bør du kunne:

1. Gi definisjoner: gen, dominerende egenskap; recessiv egenskap; allel; homologe kromosomer; monohybrid kryssing, overkrysning, homozygot og heterozygot organisme, uavhengig distribusjon, fullstendig og ufullstendig dominans, genotype, fenotype.
2. Bruk Punnett-gitteret til å illustrere kryssinger for ett eller to egenskaper og angi hvilke numeriske forhold mellom genotyper og fenotyper som bør forventes hos avkommet fra disse kryssingene.
3. Skisser reglene for arv, segregering og uavhengig fordeling av egenskaper, oppdagelsen av disse var Mendels bidrag til genetikken.
4. Forklar hvordan mutasjoner kan påvirke proteinet kodet av et bestemt gen.
5. Spesifiser mulige genotyper av personer med blodgruppe A; I; AB; OM.
6. Gi eksempler på polygene egenskaper.
7. Angi den kromosomale mekanismen for kjønnsbestemmelse og typer arv av kjønnsbundne gener hos pattedyr, bruk denne informasjonen til å løse problemer.
8. Forklar forskjellen mellom kjønnsbundne og kjønnsavhengige egenskaper; gi eksempler.
9. Forklar hvordan menneskelige genetiske sykdommer som hemofili, fargeblindhet, sigdcelleanemi er arvelig.
10. Nevn egenskapene til plante- og dyreavlsmetoder.
11. Angi hovedretningene for bioteknologi.
12. For å kunne løse de enkleste genetiske problemene ved å bruke denne algoritmen:

    Problemløsningsalgoritme

    • Bestem den dominerende og recessive egenskapen basert på resultatene av å krysse den første generasjonen (F1) og den andre (F2) (i henhold til tilstanden til problemet). Skriv inn bokstavbetegnelsene: A - dominant og - recessiv.
    • Skriv ned genotypen til et individ med et recessivt trekk eller et individ med en genotype kjent av tilstanden til problemet og kjønnsceller.
    • Skriv ned genotypen til F1-hybrider.
    • Lag et diagram over det andre krysset. Skriv gametene til F1-hybridene i Punnett-nettet horisontalt og vertikalt.
    • Skriv ned genotypene til avkommet i kjønnsceller som krysser cellene. Bestem forholdet mellom fenotyper i F1.

Oppgavedesignskjema.

Bokstavbetegnelser:
a) dominerende egenskap _______________
b) recessiv egenskap _______________

Gameter

F1(første generasjons genotype)

Punnett gitter

Fenotypeforhold i F2: _____________________________
Svar:_________________________

Eksempler på løsning av problemer for monohybrid kryssing.

Oppgave."Det er to barn i Ivanov-familien: en brunøyd datter og en blåøyd sønn. Moren til disse barna er blåøyd, men foreldrene hennes hadde brune øyne. Hvordan arves øyefarge hos mennesker? Hva er genotyper av alle familiemedlemmer? Øyenfarge er en monogen autosomal egenskap."

Øyefargeegenskapen styres av ett gen (etter tilstand). Moren til disse barna er blåøyd, og foreldrene hennes hadde brune øyne. Dette er bare mulig i DET tilfelle hvis begge foreldrene var heterozygote, derfor dominerer brune øyne over blå. Dermed hadde bestemor, bestefar, far og datter genotypen (Aa), og mor og sønn - aa.

Oppgave."En hane med rosa kam krysses med to høner som også har rosa kam. Den første ga 14 kyllinger, alle med rosa kam, og den andre - 9 kyllinger, hvorav 7 med rosa kam og 2 med blad kam Formen på kammen er en monogen autosomal egenskap Hva er genotyper til alle tre foreldrene?

Før du bestemmer genotypene til foreldrene, er det nødvendig å finne ut arten av arven til kamformen hos kyllinger. Da en hane ble krysset med en andre høne, dukket det opp 2 kyllinger med en bladformet kam. Dette er mulig når foreldrene er heterozygote, derfor kan det antas at den rosaformede kammen hos kyllinger dominerer over den bladformede. Dermed er genotypene til hanen og den andre høna Aa.

Når den samme hanen ble krysset med den første høna, ble det ikke observert noen splitting, derfor var den første høna homozygot - AA.

Oppgave."I en familie med brunøyde, høyrehendte foreldre ble det født tvillinger, hvorav den ene er brunøyd venstrehendt, og den andre blåøyd høyrehendt. Hva er sannsynligheten for fødselen til den neste barn, lik foreldrene deres?"

Fødselen av et blåøyd barn hos brunøyde foreldre indikerer henholdsvis recessiviteten til den blå fargen på øynene, fødselen til et venstrehendt barn hos høyrehendte foreldre indikerer recessiviteten til den bedre besittelsen av venstre hånd sammenlignet med høyre. La oss introdusere notasjonen for alleler: A - brune øyne, en - Blå øyne, B - høyrehendt, c - venstrehendt. La oss bestemme genotypene til foreldre og barn:

A_vv - fenotypisk radikal, som viser at dette barnet er venstrehendt med brune øyne. Genotypen til dette barnet kan være - Aavv, AAvv.

Videre løsning av dette problemet utføres på tradisjonell måte, ved å konstruere Punnett-gitteret.

Understreket er 9 varianter av etterkommere som vi er interessert i. Total alternativer 16, så sannsynligheten for å få et barn som ser ut som foreldrene deres er 9/16.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Generell biologi". Moskva, "Enlightenment", 2000

• Emne 10. "Monohybrid og dihybrid kryssing." §23-24 s. 63-67
• Emne 11. "Sexens genetikk." §28-29 s. 71-85
• Emne 12. "Mutasjons- og modifikasjonsvariabilitet." §30-31 s. 85-90
• Emne 13. "Utvalg." §32-34 s. 90-97

Skole nr. 643

Biologisk essay

"Utvalgsmetoder"

9B klasse elever

Zharova Anna

Lærer Dubovik O.A.

St. Petersburg 2008-2009

Innhold

Planteforedlingsmetoder

Dyreavlsmetoder

Utvalgshistorikk

Definisjon av utvalg, grunnleggende metoder

Utvelgelse er menneskedrevet evolusjon

N. I. Vavilov

Avl er vitenskapen om metoder for å skape og forbedre dyreraser, plantevarianter, stammer av mikroorganismer for å øke deres produktivitet, øke motstandskraften mot sykdommer, skadedyr, tilpasse seg lokale forhold og mer. Avl kalles også grenen av landbruket som driver med utvikling av nye varianter og hybrider av avlinger og dyreraser. De viktigste avlsmetodene er seleksjon og hybridisering, samt mutagenese (dannende metode for seleksjon av høyere planter og mikroorganismer, som lar deg kunstig oppnå mutasjoner for å øke produktiviteten), polyploidi (en multippel økning i det diploide eller haploide settet av kromosomer forårsaket av mutasjon), cellulære (en kombinasjon av metoder som konstruerer celler av en ny type basert på deres dyrking, hybridisering og rekonstruksjon)og genteknologi (vitenskapen som skaper nye kombinasjoner av gener i et DNA-molekyl). Som regel kombineres disse metodene. Avhengig av metoden for reproduksjon av arten, brukes masse eller individuelt utvalg. Kryssning av ulike varianter av planter og dyreraser er grunnlaget for å øke det genetiske mangfoldet til avkom

Planteforedlingsmetoder

Spesielt hovedmetodene for planteavl er seleksjon og hybridisering. For krysspollinerte planter benyttes masseutvalg av individer med ønskede egenskaper. Ellers er det umulig å skaffe materiale for videre kryssing. Hvis det er ønskelig å oppnå en ren linje - det vil si en genetisk homogen variasjon, brukes individuell seleksjon, der ved selvbestøvning oppnås avkom fra et enkelt individ med ønskelige egenskaper.

For å konsolidere nyttige arvelige egenskaper, er det nødvendig å øke homozygositeten til en ny variant. Noen ganger brukes selvbestøvning av krysspollinerte planter til dette. I dette tilfellet kan de negative effektene av recessive gener manifesteres fenotypisk. Hovedårsaken til dette er overgangen av mange gener til homozygot tilstand. I enhver organisme akkumuleres ugunstige mutante gener gradvis i genotypen. De er oftest recessive og vises ikke fenotypisk. Men når de selvbestøver, går de inn i en homozygot tilstand, og det oppstår en ugunstig arvelig endring. I naturen, i selvbestøvede planter, blir recessive mutante gener raskt homozygote, og slike planter dør.

Til tross for de negative effektene av selvbestøvning, brukes det ofte i krysspollinerte planter for å produsere homozygote ("rene") linjer med de ønskede egenskapene. Dette fører til en nedgang i utbytte. Men da gjennomføres krysspollinering mellom ulike selvbestøvende linjer og som et resultat får man i noen tilfeller høyytende hybrider som har de egenskapene oppdretteren ønsker. Dette er en metode for interline hybridisering, der effekten av heterose ofte observeres (heterose er en kraftig utvikling av hybrider oppnådd ved å krysse "rene" linjer, hvorav den ene er homozygot for dominerende, den andre for recessive gener): først- generasjonshybrider har høye avlinger og motstand mot uønskede påvirkninger. Heterose er typisk for hybrider av den første generasjonen, som oppnås ved å krysse ikke bare forskjellige linjer, men også forskjellige varianter og til og med arter. Hovedårsaken til heterose er eliminering av den skadelige manifestasjonen av akkumulerte recessive gener i hybrider. En annen grunn er kombinasjonen av dominerende gener fra foreldreindivider i hybrider og gjensidig forsterkning av deres effekter.

I planteavl er eksperimentell polyploidi mye brukt, siden polyploider er preget av rask vekst, stor størrelse og høyt utbytte. Kunstige polyploider oppnås ved hjelp av kjemikalier som ødelegger delingsspindelen, som et resultat av at de dupliserte kromosomene ikke kan spre seg, forblir i en kjerne.

Når man lager nye varianter ved hjelp av kunstig mutagenese, bruker forskere loven om homolog serie av N. I. Vavilov. En organisme som har fått nye egenskaper som følge av en mutasjon kalles en mutant. De fleste mutanter har redusert levedyktighet og lukes ut i prosessen med naturlig utvalg. For utviklingen eller utvalget av nye raser og varianter, trengs de sjeldne individene som har gunstige eller nøytrale mutasjoner.

Dyreavlsmetoder

De grunnleggende prinsippene for dyreavl er ikke forskjellige fra prinsippene for planteavl. Imidlertid har utvalget av dyr noen funksjoner: de er bare preget av seksuell reproduksjon; i grunn veldig sjelden endring generasjoner (hos de fleste dyr etter noen år); antall individer i avkommet er lite.

En av de viktigste prestasjonene til mennesket ved begynnelsen av hans dannelse og utvikling (10-12 tusen år siden) var etableringen av en konstant og ganske pålitelig matkilde ved å tamme ville dyr. Hovedfaktoren i domestisering er kunstig utvalg av organismer som oppfyller menneskelige krav. Husdyr har høyt utviklede individuelle egenskaper, ofte ubrukelige eller til og med skadelige for deres eksistens under naturlige forhold, men nyttige for mennesker. Derfor, under naturlige forhold, kan domestiserte former ikke eksistere.

Domestisering ble ledsaget av seleksjon, først ubevisst (utvelgelsen av de individene som så bedre ut, hadde en roligere disposisjon, hadde andre kvaliteter som var verdifulle for mennesker), deretter bevisste eller metodiske. Den utbredte bruken av metodisk seleksjon er rettet mot dannelse hos dyr av visse kvaliteter som tilfredsstiller mennesker.

Valget av foreldreformer og typer kryssing av dyr utføres under hensyntagen til målet satt av oppdretter. Avlsdyr vurderes ikke bare av ytre tegn, men også av opprinnelse og kvalitet til avkom. Derfor er det nødvendig å kjenne deres stamtavle godt. I henhold til egenskapene til forfedrene, spesielt på morslinjen, kan man med en viss sannsynlighet bedømme genotypen til produsentene.

I avlsarbeid med dyr brukes i hovedsak to metoder for kryssing: utavl (urelatert kryssing) og innavl (nært beslektet).

Utavl mellom individer av samme rase eller forskjellige raser dyr, med ytterligere streng seleksjon, fører til opprettholdelse av nyttige egenskaper og til styrking av dem i neste generasjoner.

Ved innavl brukes brødre og søstre eller foreldre og avkom som startformer. Slik kryssing ligner til en viss grad på selvbestøvning i planter, noe som også fører til en økning i homozygositet og, som et resultat, til konsolidering av økonomisk verdifulle egenskaper hos avkommet.

I avl er innavl vanligvis bare ett skritt i å forbedre en rase. Dette etterfølges av kryssing av forskjellige interline-hybrider, som et resultat av at uønskede recessive alleler overføres til en heterozygot tilstand og skadevirkningene av innavl reduseres markant.

Hos husdyr, som hos planter, observeres fenomenet heterose: under interbreeding eller interspesifikke kryssinger opplever hybrider av første generasjon spesielt kraftig utvikling og en økning i levedyktighet.

Heterosis er mye brukt i industriell fjærfe- og svineavl, siden den første generasjonen hybrider brukes direkte til økonomiske formål.

Fjernhybridisering av husdyr er mindre effektiv enn planter. Interspesifikke hybrider av dyr er ofte sterile. Men i noen tilfeller er fjernhybridisering ledsaget av normal fusjon av kjønnsceller, normal meiose og videreutvikling av embryoet, noe som gjorde det mulig å oppnå noen raser som kombinerer verdifulle egenskaper ved begge artene brukt i hybridisering.

Utvalgshistorikk

Opprinnelig var seleksjon basert på kunstig seleksjon, når en person velger planter eller dyr med egenskaper av interesse for ham. Fram til XVI-XVII århundrer. utvalget skjedde ubevisst, det vil si at en person valgte for eksempel de beste, største hvetefrøene for såing, uten å tenke på at han endret plantene i den retningen han trengte.

Først i forrige århundre begynte mennesket, som ennå ikke kjente genetikkens lover, å bruke seleksjon bevisst eller målrettet, og krysset de plantene som tilfredsstilte ham i størst grad.

Men ved seleksjonsmetoden kan en person ikke oppnå fundamentalt nye egenskaper i avlede organismer, siden det under seleksjon er mulig å isolere bare de genotypene som allerede eksisterer i befolkningen. Derfor, for å skaffe nye raser og varianter av dyr og planter, brukes hybridisering (kryssing), kryssing av planter med ønskelige egenskaper og, i fremtiden, velge fra avkommet de individene der nyttige funksjoner mest uttalt.

Forskere som har bidratt til utviklingen av avl og genetikk

1) G. Mendel

Denne tyske forskeren la grunnlaget for moderne genetikk, og etablerte i 1865 prinsippet om diskrethet (diskontinuitet), arv av egenskaper og egenskaper til organismer. Han beviste også kryssingsmetoden (ved å bruke erter som eksempel) og underbygget tre lover, senere oppkalt etter ham.

2) T.H. Morgan

På begynnelsen av det tjuende århundre underbygget denne amerikanske biologen den kromosomale teorien om arvelighet, ifølge hvilken arvelige egenskaper bestemmes av kromosomer - organellene i kjernen til alle kroppsceller. Forskeren beviste at genene er plassert lineært blant kromosomene og at genene til ett kromosom er knyttet til hverandre.

3) C. Darwin

Denne forskeren, grunnleggeren av teorien om menneskets opprinnelse fra en ape, utførte et stort antall eksperimenter på hybridisering, hvorav teorien om menneskets opprinnelse ble etablert.

4) T. Fairchild

For første gang i 1717 mottok han kunstige hybrider. Disse var nellikhybrider, et resultat av kryssingen av to forskjellige foreldreformer.

5) I. I. Gerasimov

I 1892 studerte den russiske botanikeren Gerasimov effekten av temperatur på cellene til den grønne algen Spirogyra og oppdaget et fantastisk fenomen - en endring i antall kjerner i en celle. Etter eksponering for lav temperatur eller sovemedisin, observerte han utseendet til celler uten kjerner, så vel som med to kjerner. Førstnevnte døde snart, og celler med to kjerner delte seg vellykket. Ved telling av kromosomer viste det seg at det er dobbelt så mange av dem som i vanlige celler. Dermed ble en arvelig endring knyttet til en mutasjon av genotypen oppdaget, dvs. hele settet med kromosomer i en celle. Det kalles polyploidi, og organismer med økt antall kromosomer kalles polyploider.

5) M. F. Ivanov

En enestående rolle i dyreavl ble spilt av prestasjonene til den berømte sovjetiske oppdretteren Ivanov, som utviklet moderne prinsipper for valg og kryssing av raser. Han introduserte selv genetiske prinsipper i avlspraksis, og kombinerte dem med valg av betingelser for utdanning og fôring, gunstige for utviklingen av raseegenskaper. På dette grunnlaget skapte han så enestående dyreraser som den hvite ukrainske steppesvinen og den askaniske rambouilleten.

6) J. Wilmut

I det siste tiåret har muligheten for kunstig massekloning av unike dyr som er verdifulle for landbruket blitt aktivt studert. Hovedtilnærmingen er å overføre kjernen fra en diploid somatisk celle til et egg som dens egen kjerne tidligere har blitt fjernet fra. Det kjernebytte egget stimuleres til å knuse (ofte ved elektrisk støt) og plasseres i dyrene for drektighet. På denne måten, i 1997 i Skottland, dukket sauen Dolly opp fra kjernen til en diploid celle fra brystkjertelen til en donorsau. Hun ble den første klonen som ble kunstig oppnådd fra pattedyr. Det var denne saken som var prestasjonen til Wilmut og hans samarbeidspartnere.

7) S. S. Chetverikov

På 1920-tallet oppsto mutasjons- og populasjonsgenetikk og begynte å utvikle seg. Populasjonsgenetikk er et felt innen genetikk som studerer hovedfaktorene for evolusjon – arv, variasjon og seleksjon – i spesifikke miljøforhold, populasjoner. Grunnleggeren av denne trenden var den sovjetiske forskeren Chetverikov.

8) N.K. Koltsov

På 1930-tallet foreslo denne genetikeren at kromosomer er gigantiske molekyler, og forutså dermed fremveksten av en ny retning innen vitenskapen - molekylær genetikk.

9) N. I. Vavilov

Den sovjetiske forskeren Vavilov fastslo at lignende mutasjonsendringer forekommer i beslektede planter, for eksempel i hvete i fargen på øret, spinousness. Dette mønsteret forklares av den lignende sammensetningen av gener i kromosomene til beslektede arter. Vavilovs oppdagelse ble kalt loven om homologiske serier. Basert på det kan man forutsi utseendet til visse endringer i kulturplanter.

10) I.V. Michurin

Engasjert i hybridisering av epletrær. Takket være dette brakte han ut en ny variant Antonovka seks gram. Og eplehybridene hans kalles ofte "Michurin-epler"

Eksempler på utvalg av levende organismer

I pelsvirksomheten er utvalget av naturlige mutasjoner som utmerker seg med en ny vakker farge av stor betydning. Et slikt utvalg gir veldig raskt positive resultater. Dette kan vises på nye raser av rever: sølv-svart, platina og hvit. Den sølvsvarte reven, som ble brakt til USSR i 1927, har over 20 års seleksjonsarbeid fått en rekke egenskaper som skiller den fra den opprinnelige formen. Platinareven ble avlet frem ved seleksjon fra en gruppe sølvsvarte som hadde en stor mengde sølvhår. Hos platinareven utvikles det store hvite flekker på brystet, magen, potene og snuten.

Et godt eksempel er rasen av griser avlet av akademiker M.F. Ivanov - den ukrainske hvite steppen. Når du opprettet denne rasen, ble purker av lokale ukrainske griser brukt med liten vekt og lav kvalitet på kjøtt og fett, men godt tilpasset lokale forhold. Hannfarene var hvite engelske villsvin. Hybridavkommet ble igjen krysset med engelske villsvin, innavl ble brukt i flere generasjoner, forskjellige linjer ble opprettet, ved kryssing som ble oppnådd forfedrene til en ny rase, som ikke skilte seg i kjøttkvalitet og vekt fra den engelske rasen, og i utholdenhet - fra ukrainske griser.

Det er bevist at bidraget fra avl til dobling av utbyttet av store landbruksavlinger, oppnådd det siste kvart århundre i utviklede land, er omtrent 50%. Den såkalte " grønn revolusjon»I landbruket i Mexico, India og en rekke andre land, lavtvoksende (med en stammehøyde på 100-110 cm), semi-dverg (80-100 cm) og dverg (60-80 cm) varianter av ris , hvete, etc. De er preget ikke bare av høy motstand mot losji, men også høy produktivitet av øret, hovedsakelig på grunn av det økte antallet korn i det. Slike sorter gir avlinger over 60 c/ha. Hveteproduksjonen i Mexico og India fra 1950 til 1970 økte mer enn 8 ganger; det dyrkede arealet ble doblet og avlingen firedoblet. Lignende varianter av hvete har også blitt laget i Russland (for eksempel Donskaya semi-dverg og Mironovskaya underdimensjonert).

Liste over kilder som er brukt

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