Metoder för modernt urval. Växtförädling, metoder

I växter utförs det genom påtvingad självpollinering av korspollinerande former ( inavel). Hos djur är detta korsningen av individer som har en nära grad av släktskap och därför genetisk likhet. Inavel används för att producera rena eller homozygota linjer. I sig har dessa linjer inte selektivt värde, eftersom inavel åtföljs av utvecklingsdepression. Den negativa effekten av inavel förklaras av övergången till det homozygota tillståndet av många skadliga recessiva gener. Ett liknande fenomen, i synnerhet, observeras hos en person med relaterade äktenskap, på grundval av vilka de är förbjudna. Samtidigt, i naturen, finns det arter av växter och djur för vilka autogami är normen (vete, korn, ärtor, bönor), vilket bara kan förklaras genom att anta att de har en mekanism som förhindrar eliminering av skadliga kombinationer av gener.

I avel används inavlade linjer av växter och djur i stor utsträckning för att erhålla interline-hybrider. Sådana hybrider har uttalad heteros, inklusive i förhållande till den generativa sfären. I synnerhet erhålls hybridmajsfrön på detta sätt, som sås med större delen av världens areal avsatt för denna gröda.

På grundval av inavel av den berömda Saratov-uppfödaren E.M. Plachek skapade en enastående sort av solros Saratov 169.

Motsatsen till inavel är utavel- orelaterad korsning av organismer. Tillsammans med interavel och interbreeding omfattar det även intraavel och intraavel, om föräldrarna inte hade gemensamma förfäder i 4-6 generationer. Detta är den vanligaste typen av korsningar, eftersom hybrider är mer livskraftiga och motståndskraftiga mot skadliga effekter, d.v.s. uppvisa någon grad av heteros. Fenomenet heterosis beskrevs först av den enastående tyska hybridiseraren på 1700-talet. I. Kelreuter. Men karaktären av detta fenomen är fortfarande inte helt förstått. Man tror att heteros beror på fördelen med det heterozygota tillståndet för många gener, såväl som ett stort antal gynnsamma dominanta alleler och deras interaktion.

En väsentlig punkt som komplicerar användningen av heterosis i avel är dess dämpning i efterföljande generationer. I detta avseende står uppfödare inför uppgiften att utveckla metoder för att fixera heteros i hybrider. En av dem, genetiker överväger överföringen av hybridväxter till det apomiktiska reproduktionssättet.

En annan typ av korsning som används i avel är avlägsen hybridisering. Det inkluderar korsningar mellan sorter, arter och släkten. Korsning av genetiskt avlägsna former är svår på grund av deras inkompatibilitet, vilket kan visa sig på olika nivåer. Till exempel, i växter med avlägsen hybridisering, kan tillväxten av pollenrör på pistillens stigma saknas, hos djur kan en oöverensstämmelse i tidpunkten för reproduktion eller skillnader i strukturen hos reproduktionsorganen fungera som ett hinder. Trots förekomsten av barriärer utförs interspecifik hybridisering både i naturen och i experiment. För att övervinna icke-korsning av arter utvecklar uppfödare speciella metoder. Till exempel erhålls hybrider mellan majs och dess apomikiska vilda släkting, trypsacum, genom att förkorta majsstämpeln till längden på pollenrören hos trypsacum. Med avlägsen hybridisering av frukt I.V. Michurin utvecklade sådana metoder för att övervinna icke-korsning, såsom metoden för preliminär vegetativ konvergens (ympning), mediatormetoden, pollinering med en blandning av pollen av olika arter etc. Till exempel för att få en persikahybrid med kyla -resistenta mongoliska mandlar, han korsade tidigare mandel med Davids halvodlade persika. Efter att ha fått en hybridförmedlare korsade han den med en persika.

På 20-talet. 1900-talet vid forskningsinstitutet Lantbruk Sydöstra i Saratov G.K. Meister fick de första vete-råghybriderna, som såddes på ganska stora ytor. Här har den enastående uppfödaren A.P. Shekhurdin, på basis av korsning av mjukt och durumvete, erhöll högkvalitativa sorter av mjukt vete Sarrubra, Sarroza, som fungerade som gendonatorer för andra anmärkningsvärda sorter och odlades i Volga-regionen på stora områden. År 1930 hade N.V. Tsitsin korsade för första gången i världen vete med vetegräs, och snart fick S.M. Verushkin erhöll hybrider mellan vete och elimus. Redan i mitten av 30-talet. Saratov-forskare har blivit ledande i vårt land inom vete- och solrosuppfödning. Och nu sås hundratusentals hektar med sorter av vete och solros, uppfödda av Saratov-uppfödare. Skapad av N.N. Saltykov sort av durum höstvete Yantar Povolzhya belönades med guld och silvermedaljer VVC.

avlägsna hybridiseringsmetod I olika länder erhölls sorter av potatis, tobak, bomull och sockerrör som var resistenta mot sjukdomar och skadedjur.

Den negativa punkten med fjärrhybridisering är den partiella eller fullständiga steriliteten hos avlägsna hybrider, som huvudsakligen orsakas av meiotiska störningar under bildandet av könsceller. Kränkningar kan inträffa både med slumpen och med skillnaden i antalet kromosomer i de ursprungliga formerna. I det första fallet är orsaken till kränkningarna bristen på homologi av kromosomuppsättningar och kränkningen av konjugationsprocessen, i det andra läggs också bildandet av gameter med obalanserat antal kromosomer till detta skäl. Även om sådana könsceller är livskraftiga, uppstår aneuploider från deras sammansmältning i avkomman, som ofta visar sig vara icke-livsdugliga och genomgår eliminering. Till exempel, när man korsar vetearter med 28 kromosomer och 42 kromosomer, bildas hybrider med 35 kromosomer. I F2-hybrider varierar antalet kromosomer från 28 till 42. I efterföljande generationer elimineras växter med obalanserade antal gradvis, och i slutändan återstår bara två grupper med föräldrakaryotyper.

Med avlägsen hybridisering, i processen med att bilda hybrider, sker en formningsprocess: hybridformer med nya egenskaper bildas. Till exempel, hos avkomman av vete-soffgräshybrider, uppträder flerblommiga former, grenade öron etc. Dessa former är som regel genetiskt instabila och det krävs en lång tidsperiod för att stabilisera dem. Det är dock distanshybridisering som gör att uppfödare kan lösa problem som inte kan lösas med andra metoder. Till exempel är alla sorter av potatis starkt påverkade av olika sjukdomar och skadedjur. Det var möjligt att få resistenta sorter endast genom att låna denna egenskap från vildväxande arter.

Ett obligatoriskt steg i varje urvalsprocess, inklusive användningen av hybridiseringsmetoden, är urval, med vilken förädlaren konsoliderar de egenskaper som krävs för att skapa en ny sort eller ras.

Ch. Darwin urskiljde två typer av artificiellt urval: omedvetet och metodiskt. I många årtusenden har människor omedvetet valt och valt ut de bästa exemplaren av växter och djur enligt de egenskaper som är intressanta för dem. Det är tack vare detta urval som alla kulturväxter har skapats.

Med metodiskt urval sätter en person sig själv ett mål i förväg, vilka tecken och i vilken riktning han kommer att förändras. Denna form av urval började användas från slutet av 1700-talet. och uppnådde enastående resultat i förbättringen av husdjur och odlade växter.

Urvalet kan vara massvis och individuellt. Massurval- enklare och mer prisvärd. Med massurval väljs samtidigt ett stort antal individer av befolkningen med den önskade egenskapen, resten kasseras. I växter kombineras frön från alla utvalda individer och sås i ett område. Massurval kan vara enkel och multipel, vilket först och främst bestäms av metoden för pollinering av växter: i korsningar utförs urvalet vanligtvis över flera generationer tills avkommans enhetlighet uppnås. Ibland fortsätter urvalet kontinuerligt för att undvika förlust av värdefulla egenskaper. Ett stort antal gamla sorter av jordbruksväxter har skapats genom massurval, till exempel bovetesorten Bogatyr, skapad i början av 1900-talet, och är nu fortfarande en av de bästa sorterna av denna gröda.

Individuellt urvalsmetod mer komplex och tidskrävande, men mycket effektivare. En ny sort med individuellt urval skapas från ett enda elitexemplar. Metoden innebär urval i avkommorna till denna växt under ett antal generationer, vilket gör proceduren för att skapa en sort mycket lång.

Individuellt urval används i stor utsträckning inom djuruppfödning. I det här fallet används fader-för-avkomma-metoden, där faderns genetiska värde bestäms utifrån avkommans kvalitet. Till exempel bedöms färens kvalitet utifrån deras döttrars prestation. En annan metod för utvärdering kallas syskonval. I det här fallet görs bedömningen enligt produktiviteten hos relaterade individer - bröder och systrar.

Det mest effektiva kommer att vara urval, som utförs mot bakgrund av en miljö som maximalt avslöjar organismens ärftliga förmågor. Kan inte väljas för torktolerans i fuktigt klimat. Ofta är urvalet speciellt gjort under artificiellt skapade extrema förhållanden, d.v.s. mot en provocerande bakgrund.

Selektion och hybridiseringär traditionella avelsmetoder som länge har spelat en stor roll i avelssystem. Men den framgångsrika utvecklingen av genetik under det tjugonde århundradet. ledde till en betydande berikning av arsenalen av avelsmetoder. I synnerhet sådana genetiska fenomen som polyploidi, haploidi, cytoplasmatisk manlig sterilitet (CMS).

Autopolyploider många grödor, som råg, klöver, mynta, kålrot, används som utgångsmaterial för att skapa nya sorter. I DDR och Sverige under första hälften av 1900-talet. Tetraploida kortskaftade rågsorter erhölls, med större korn jämfört med diploida sorter. Academician N.V. Tsitsin skapade tetraploid grenad råg med hög produktivitet. V.V. Sacharov och A.R. Zhebrak fick storfröiga tetraploida former av bovete med högt nektarinnehåll.

Baserad polyploidi De största resultaten har uppnåtts i urvalet av sockerbetor. Hybrid triploida sorter har skapats som kombinerar hög avkastning med hög sockerhalt i rotfrukter. Samtidigt skapades högavkastande tetraploida sorter och hybrider av socker och foderbetor. Genom att korsa de tetraploida och diploida formerna av vattenmelon fick den japanska genetikern G. Kihara en kärnfri vattenmelon, som kännetecknas av hög avkastning och utmärkt smak.

I urvalet av ett antal växter har en annan form av polyploidi också funnit tillämpning - allopolyploidi. Allopolyploider är interspecifika hybrider där uppsättningen kromosomer är fördubblad eller mer. När man fördubblar den diploida uppsättningen kromosomer av en hybrid som erhålls genom att korsa två olika arter eller släkten, bildas fertila tetraploider, som kallas amfidiploider. De kännetecknas av en uttalad heteros, som kvarstår i efterföljande generationer. Amphidiploid, i synnerhet, är en ny spannmålsgröda - triticale. Den mottogs av V.E. Pisarev genom att korsa mjukt höstvete (2 n= 42) med vinterråg (2 n= 14). För att fördubbla uppsättningen av kromosomer i en intergenerisk 28-kromosomhybrid, behandlades växter med kolchicin, ett cellgift som blockerar kromosomsegregation under meios. De resulterande 56-kromosomernas triticale amfidiploider kännetecknas av ett högt innehåll av protein, lysin, stora öron, snabb tillväxt, ökad sjukdomsresistens och vinterhärdighet. Den 42-kromosomala triticalen har ännu större avelsvärde. De är ännu mer produktiva och motståndskraftiga mot skadliga influenser.

Användningen av kolchicin för artificiell produktion av polyploider har revolutionerat området för experimentell polyploidi. Med dess hjälp erhölls triploida och tetraploida former i mer än 500 växtarter. Vissa doser av joniserande strålning har också en polyploidiserande effekt.

Användningen av fenomenet haploidi har öppnat stora möjligheter i utvecklingen av teknologi för att snabbt skapa homozygota linjer genom att fördubbla uppsättningen kromosomer i haploider. Frekvensen av spontan haploidi i växter är mycket låg (i majs är det en haploid per tusen diploider), och därför har metoder för massproduktion av haploider utvecklats. En av dem är produktionen av haploider genom ståndarknappskultur. Ståndarknappar i mikrosporstadiet planteras på ett konstgjort näringsmedium som innehåller tillväxtstimulerande medel - cytokininer och auxiner. Groddliknande strukturer bildas av mikrosporer - embryoider med ett haploid antal kromosomer. Av dessa utvecklas plantor efteråt och ger efter transplantation till ny miljö normala haploida växter. Ibland åtföljs utvecklingen av bildandet av kallus med foci av morfogenes. Efter transplantation till den optimala miljön bildar de också embryoider och plantor som växer till normala haploida växter.

Genom att skapa homozygota diploida linjer från haploider och korsa dem, erhölls värdefulla hybridvarianter av majs, vete, korn, raps, tobak och andra grödor. Användningen av haploider gör det möjligt att minska perioden för skapandet av homozygota linjer med 2-3 gånger.

I avelssystem för produktion av hybridfrön av majs, vete och ett antal andra grödor användes CMS-fenomenet, vilket gjorde det möjligt att förenkla och minska kostnaderna för denna process, eftersom det manuella förfarandet för kastrering av hanblomställningar i produktionen av F 1-hybrider eliminerades.

Användningen av de senaste framstegen inom genetik och skapandet av effektiv teknik har gjort det möjligt att öka produktiviteten hos odlade växtsorter många gånger om. På 70-talet. Termen "Grön revolution" myntades, vilket återspeglade ett betydande hopp i avkastningen av de viktigaste jordbruksgrödorna, uppnådd med hjälp av ny teknik. Enligt ekonomer, bidraget genetiska metoder avkastningsökningen var 50 %. Resten står för användningen av förbättrade metoder för att odla marken och agrokemins prestationer. Införandet av komplexa teknologier har lett till storskalig odling av vissa typer av ett begränsat antal grödor. Detta orsakade problem i samband med sjukdomar och epidemier till följd av växtskador av olika skadedjur. Det är växternas motstånd mot dessa skadliga faktorer som kom till första platsen i listan över egenskaper för urval.

Grundläggande växtförädlingsmetoder

Ordet "urval" kommer från lat. "selectio", som i översättning betyder val, urval". Selektion är en vetenskap som utvecklar nya sätt och metoder för att få fram växtsorter och deras hybrider, djurraser. Det är också en gren av jordbruket som utvecklar nya sorter och raser med de nödvändiga för människors egenskaper: hög produktivitet, vissa produktkvaliteter, immun mot sjukdomar, väl anpassad till vissa tillväxtförhållanden. Den teoretiska grunden för avel är genetik och de mönster av ärftlighet och variation hos organismer som utvecklats av den. Charles Darwins evolutionsteorin, Gregory Mendels lagar, doktrinen om rena linjer och mutationer tillät uppfödare att utveckla metoder för att kontrollera ärftligheten hos växt- och djurorganismer.

En viktig roll i avelspraktiken spelas av hybridologisk analys.

Urvalsprocessen är uppdelad i tre grenar: urval i växtodling, urval i djurhållning och urval av mikroorganismer.

Att hitta en viss gen, extrahera den från en cell, implantera den i en annan och få en helt ny organism som perfekt uppfyller alla krav – man kan bara drömma om. Hitta den rätta kombinationen av gener, och potatis kommer att sluta vara rädd för Colorado-potatisbaggen, vete kommer att sluta vara rädd för regn och frost, sojabönor kommer att ge oöverträffade skördar, det kommer att finnas dubbelt så mycket betakaroten i tomater, broccoli kommer att börja för att bromsa tillväxten av cancerceller kommer kycklingar att göra oss nöjda med ägg rika på fleromättade fettsyror, som bara finns i fisk. Men man vet aldrig vad mer som kan uppnås genom att manipulera genkoden!

Primitiv växtförädling uppstod samtidigt med jordbruket. Efter att ha börjat odla växter började människan välja ut, bevara och föröka det bästa av dem. Många odlade växter odlades cirka 10 tusen år före vår tideräkning. Forntidens uppfödare skapade utmärkta sorter av fruktväxter, vindruvor, många sorter av vete, meloner och kalebasser. Men ett betydande inflytande på utvecklingen av växtförädling utövades av arbetet från västeuropeiska förädlare-utövare på 1700-talet, till exempel de engelska vetenskapsmännen Gallet, Shiref och den tyske vetenskapsmannen Rimpau. De skapade flera sorter av vete, utvecklade sätt att förädla nya sorter. 1774 grundades Vilmorin-förädlingsföretaget nära Paris, vars uppfödare var de första att utvärdera utvalda växter efter deras avkomma. De lyckades utveckla sorter av sockerbetor som innehöll nästan 3 gånger mer socker än de ursprungliga. Detta arbete bevisade urvalets enorma inflytande på att förändra växternas natur i den riktning som är nödvändig för människan. Med kapitalismens utveckling i slutet av 1700-talet och början av 1800-talet i Europa och Nordamerika det finns industriella fröföretag och stora urvals- och fröodlingsföretag; industriell växtförädling håller på att växa fram, vars utveckling i hög grad påverkades av framgångarna inom botanik, mikroskopisk teknik och många andra. andra

Och i Ryssland I.V. Michurin började arbeta med urvalet av fruktgrödor. Efter att ha använt ett antal nya originalmetoder framgångsrikt skapade han många sorter av frukt- och bärgrödor. Av stor betydelse för växtförädlingens teori och praktik var hans arbeten om hybridisering av geografiskt avlägsna former. Samtidigt, i USA, skapade L. Burbank genom noggrann korsning och perfekt urval hela raden nya sorter av olika jordbruksgrödor. Några av dem tillhörde former som inte tidigare funnits i naturen (fröfria plommon, icke-taggiga björnbärssorter).

I växtförädling, utvecklingen av de vetenskapliga grunderna för urval och hybridisering, metoder för att skapa initialt material - polyploidi, experimentell mutagenes, haploidi, cellurval, kromosomal och genteknik, hybridisering av protoplaster, odling av könsceller och somatiska celler och växtvävnader; studiet av de genetiska och fysiologiskt-biokemiska grunderna för immunitet, nedärvningen av de viktigaste kvantitativa och kvalitativa egenskaperna (protein och dess aminosyrasammansättning, fetter, stärkelse, sockerarter). I modern växtförädling används naturliga och hybridpopulationer, självpollinerade linjer, artificiella mutanter och polyploida former som utgångsmaterial. De flesta sorter av jordbruksväxter har skapats genom urval och intraspecifik hybridisering. Muterade och polyploida sorter av spannmål, industri- och fodergrödor har erhållits. Framgången med hybridisering bestäms till stor del av det korrekta urvalet av föräldrapar för korsning, särskilt enligt den ekologiska och geografiska principen. Om det är nödvändigt att kombinera egenskaperna hos flera föräldraformer i hybridavkommorna, används stegvis hybridisering. Denna metod används flitigt över hela världen. För att förbättra de önskade egenskaperna hos en av föräldrarna i hybridavkomman används backcrosses. För att kombinera i en sort egenskaperna och egenskaperna hos olika växtarter eller släkten används fjärrhybridisering.

I.V. Michurin är en enastående vetenskapsman-uppfödare, en av grundarna av vetenskapen om att odla fruktgrödor. Han bodde och arbetade i länsstad Kozlov (Tambov-provinsen), döptes 1932 om till Michurinsk. trädgårdsarbete med unga år var hans favoritgrej. Han satte sitt livs mål att berika Rysslands trädgårdar med nya sorter och uppnådde denna dröm, trots otroliga svårigheter och svårigheter.

Han utvecklade originella praktiska metoder för att erhålla hybrider med nya egenskaper användbara för människor, och drog också mycket viktiga teoretiska slutsatser.

Efter att ha satt sig i uppgift att marknadsföra sydliga sorter av fruktträd till centrala Ryssland, försökte Michurin först lösa det genom att acklimatisera dessa sorter under nya förhållanden. Men de sydliga sorterna som han odlade frös ut på vintern. Enbart en förändring av en organisms existensvillkor kan inte förändra en fylogenetiskt utvecklad stabil genotyp, dessutom i en viss riktning.

Övertygad om olämpligheten hos acklimatiseringsmetoden ägnade Michurin sitt liv åt avelsarbete, där han använde tre huvudtyper av inflytande på en växts natur: hybridisering, utbildning av en utvecklande hybrid under olika förhållanden och urval.

Hybridisering, d.v.s. erhållande av en sort med nya, förbättrade egenskaper, utfördes oftast genom att korsa en lokal sort med en sydlig, som hade högre smaklighet. Samtidigt observerades ett negativt fenomen - dominansen av egenskaperna hos den lokala sorten i hybriden.

Anledningen till detta var den lokala sortens historiska anpassning till vissa existensförhållanden.

En av de viktigaste förutsättningarna som bidrar till framgången med hybridisering, övervägde Michurin valet av föräldrapar. I vissa fall tog han för att korsa föräldrar som var avlägsna i sin geografiska livsmiljö. Om existensvillkoren för föräldraformer inte motsvarar deras vanliga, resonerade han, så kommer hybriderna som erhålls från dem lättare att kunna anpassa sig till nya faktorer, eftersom det inte kommer att finnas någon ensidig dominans. Då kommer uppfödaren att kunna styra utvecklingen av en hybrid som anpassar sig till nya förhållanden.

Med denna metod förädlades päronsorten Bere winter Michurina. Som mamma togs Ussuri-vildpäronet, som kännetecknas av små frukter, men vinterhärdiga, som far, den sydliga sorten Bere royale med stora saftiga frukter. För båda föräldrarna var förhållandena i centrala Ryssland ovanliga.

Hybriden visade egenskaperna hos föräldrarna som uppfödaren behövde: frukterna var stora, lagringsbara, hade hög smaklighet och hybridväxten själv uthärdade kyla upp till -36 °.

I andra fall valde Michurin lokala frostbeständiga sorter och korsade dem med södra värmeälskande, men med andra utmärkta egenskaper. Michurin tog upp noggrant utvalda hybrider under spartanska förhållanden och trodde att de annars skulle ha egenskaper av termofilicitet. Således erhölls äppelsorten Slavyanka genom att korsa Antonovka med den sydliga sorten Ranet-ananas.

Förutom att korsa två former som tillhör samma systematiska kategori (äppelträd med äppelträd, päron med päron), använde Michurin också hybridisering av avlägsna former: han fick interspecifika och intergeneriska hybrider.

Han fick hybrider mellan körsbär och fågelkörsbär (cerapadus), mellan aprikos och plommon, plommon och svarttorn, bergaska och sibirisk hagtorn, etc.

Under naturliga förhållanden uppfattas inte främmande pollen av en annan art av moderväxten och korsning förekommer inte. För att övervinna icke-korsning i avlägsna hybridisering, använde Michurin flera metoder.

Metoden för preliminär vegetativ strategi.

Ett år gammal stjälk av en hybridrönnplanta (ympad) ympas in i kronan på en växt av en annan art eller ett annat släkte, till exempel på ett päron (rotstock). Efter 5-6 års näring, på grund av de ämnen som produceras av beståndet, finns det en viss förändring, konvergensen av de fysiologiska och biokemiska egenskaperna hos scion.

Under blomningen av bergaska pollineras dess blommor med pollen från grundstammen. Det är här övergången äger rum.

medlarmetod.

Den användes av Michurin i hybridiseringen av odlad persika med vild mongolisk mandelböna (för att flytta persikan norrut). Eftersom direkt korsning av dessa former inte var möjlig, korsade Michurin bävern med den halvodlade persikan David. Deras hybrid korsades med en odlad persika, för vilken han kallades en mellanhand.

Pollineringsmetod med en blandning av pollen.

I.V. Michurin använde olika varianter av pollenblandningen. En liten mängd pollen från moderplantan blandades med pollen från fadern. I det här fallet irriterade dess eget pollen pistillens stigma, som blev kapabel att ta emot främmande pollen. Vid pollinering av äppelblommor med päronpollen tillsattes lite äppelpollen till det senare. En del av ägglossningarna befruktades av sitt eget pollen, den andra delen - av någon annans (päron).

Icke-korsning övervanns också när moderväxtens blommor pollinerades med en blandning av pollen från olika arter utan tillsats av pollen av deras egen sort.

Eteriska oljor och andra sekret som utsöndras av främmande pollen irriterade moderväxtens stigma och bidrog till dess uppfattning.

Med allt sitt mångåriga arbete med förädling av nya växtsorter har I.V. Michurin visade vikten av den efterföljande utbildningen av unga hybrider efter korsning.

När Michurin odlade en hybrid under utveckling, uppmärksammade Michurin jordens sammansättning, metoden för att lagra hybridfrön, frekvent omplantering, arten och graden av näring av plantor och andra faktorer.

mentorsmetod. urval vegetativ Michurin

Dessutom använde Michurin i stor utsträckning den mentormetod han utvecklade. För att odla önskvärda egenskaper i en hybridplanta ympas plantan på en planta som besitter dessa egenskaper. Ytterligare utveckling av hybriden är under påverkan av ämnen som produceras av moderväxten (mentorn); de önskade egenskaperna förstärks i hybriden. I det här fallet under utvecklingen av hybrider sker en förändring av dominansens egenskaper.

Både en grundstam och en ättling kan vara en mentor. På det här sättet odlade Michurin upp två sorter - Kandil-kinesiska och Bellefleur-kinesiska.

Kandil-kinesiska är resultatet av att korsa Kitaika med den krimska sorten Kandil-Sinap. Till en början började hybriden avvika mot den södra föräldern, som kunde utveckla otillräcklig köldresistens i den. För att utveckla och befästa tecknet på frostbeständighet ympade Michurin en hybrid i kronan på Kitaykas mor, som hade dessa egenskaper. Näring främst med dess ämnen gav upp den önskade kvaliteten i hybriden. Uppfödningen av den andra sortens Bellefleur-kinesiska var förknippad med en viss avvikelse hos hybriden mot den frostbeständiga och tidigt mogna Kitayka. Frukterna av hybriden tålde inte lång lagring.

För att odla bevarandekvalitetsegenskapen hos hybriden planterade Michurin flera sticklingar av sent mogna sorter i kronan på den Bellefleur-kinesiska hybridplantan.

Resultatet visade sig vara bra - frukterna av kinesiska Bellefleur fick de önskade egenskaperna - sen mognad och hållbarhet.

Mentormetoden är bekväm genom att dess verkan kan regleras med följande metoder: 1) förhållandet mellan åldern hos mentorn och hybriden; 2) mentorns varaktighet; 3) det kvantitativa förhållandet mellan mentorns och hybridens blad.

Till exempel kommer intensiteten i mentorns agerande att vara ju högre, ju äldre hans ålder, desto rikare kronblad och ju längre han agerar. I avelsarbete lade Michurin stor vikt vid urvalet, vilket utfördes upprepade gånger och mycket rigoröst. Hybridfrön valdes ut enligt deras storlek och rundhet: hybrider - enligt konfigurationen och tjockleken på bladbladet och bladskaftet, formen på skottet, placeringen av sidoknopparna, enligt vinterhärdighet och motståndskraft mot svampsjukdomar, skadedjur och många andra egenskaper, och slutligen beroende på fruktens kvalitet.

Resultaten av IV Michurins arbete är slående. Han skapade hundratals nya sorter av växter. Ett antal sorter av äppelträd och bärodlingar är förskjutna långt norrut. De har hög smaklighet och är samtidigt perfekt anpassade till lokala förhållanden. Den nya sorten Antonovka 600 gram ger upp till 350 kg per träd. Michurin-druvor klarade vintern utan att pudra vinstockarna, vilket görs även på Krim, och minskade samtidigt inte deras råvaruindikatorer. Det visade Michurin i sitt arbete kreativa möjligheter människor är gränslösa.

Modernt utseende.

I princip finns det inget nytt i idén om att skaffa modifierade produkter.

Naturen själv i evolutionsprocessen skapade nya organismer och försåg de tidigare skapade med nya egenskaper. Visserligen tog det årtusenden.

Människan bestämde sig för att påskynda denna process och skapade vetenskapen om att föda upp nya sorter av växter och djurraser - urval. Forskare korsade organismer med de nödvändiga egenskaperna, valde framgångsrika prover från den resulterande avkomman och korsade dem igen och uppnådde fullständig genetisk renhet. Det krävdes årtionden för att med denna metod få fram frostbeständigt vete eller en korras som gav sju gånger mjölkavkastningen. Några tiotals år jämfört med ett årtusende är ingenting, men för den otåliga mänskligheten verkade detta för långt. Forskare har hittat ett ännu snabbare sätt att få fram organismer med en specifik uppsättning gener. Levande celler utsattes för kraftig strålningsexponering, vilket orsakade slumpmässiga mutationer, i hopp om att åtminstone ett par celler skulle mutera i rätt riktning. Och även om det fanns fler oönskade resultat med denna urvalsmetod än med konventionell korsning, reducerades tiden för att erhålla den önskade till 10-15 år.

Användningen av strålningsmutagenes orsakade en storm bland forskare - men i en tekopp. Tvister genomfördes, men bakom stängda dörrar, för att inte locka allmänhetens uppmärksamhet. Jämfört med strålningsmetoder verkar tekniken för att transplantera ett DNA-fragment, som används av genteknik, vara höjden av delikatess. Åtminstone eliminerar det praktiskt taget risken att få oönskade resultat.

Tvisten var den ursprungliga genetiska skapelsen - en tomat med gälar, som implanterades med en nordamerikansk flundragen för frostbeständighet. Ingen hade förstås föreställt sig vad som skulle hända som ett resultat. Vem vet vilka andra överraskningar transgena produkter kommer att ge människor? Ekologer är till exempel mycket oroliga för vad Colorado-potatisbaggar kommer att äta om det inte finns någon omodifierad potatis kvar i världen. Men potatisodlare är långsamma med att dela med sig av sina farhågor: nu odlas resistent potatis nästan överallt.

Läkare är oroade över den andra sidan av frågan: hur kommer de modifierade produkterna att påverka människokroppen? Kommer han att uppfatta cellerna i samma potatis med ett DNA-fragment av kål inbäddat som allergener? Och i allmänhet - hur väl kommer sådan mat att absorberas, kommer det att ge de ämnen som är nödvändiga för kroppen i sin helhet?

Det är osannolikt att tvister kring transgena produkter snabbt kan lösas. Medan forskare tyst och fridfullt kommer att leta efter den gyllene medelvägen mellan "nyttigt" och "skadligt", kommer modifierade produkter troligen omärkligt, av sig själva, att ansluta sig till vår vardag. För närvarande gör de det redan. Mousserande äpplen, en-för-en-morötter, vintertomater ... Man ska inte heller tro att skörden från den egna trädgården inte har med genteknik att göra.

De frön som används av sommarboende kan också vara vetenskapens idé.

Men i vissa fall är transgena produkter inte farligare och till och med bättre än konventionella.

Så, till exempel, visade det sig med sojaböna - den första genetiskt modifierade produkten som fick ett statligt registreringsbevis i Ryssland, vilket gör det möjligt att odla och använda denna gröda utan hinder. Forskare har kommit till slutsatsen att transgena sojabönor är mer miljövänliga och säkrare än konventionella sojabönor. Bekämpningsmedel, herbicider och insekticider har traditionellt använts för att bekämpa ogräs och skadedjur som påverkar denna gröda, och transgena sojabönor klarar alla olyckor. Det vill säga, vi fick, om än inte helt naturligt, men en miljövänlig produkt.

I USA är användningen av genetiskt modifierade produkter tillåten utan några restriktioner (och till och med utan indikation på att detta är genteknikens idé). I EU-länderna var försäljning av modifierade produkter tillåten under förutsättning att de försågs med en särskild märkning. I vårt land måste varje produkt med en modifierad gen få ett statligt registreringsbevis som bekräftar dess säkerhet. Allt ser relativt bra ut. Men i praktiken är allt mycket mer komplicerat. Produkten får endast innehålla en komponent erhållen från transgena råvaror. Vem kommer att berätta för oss om det är modifierat nu eller inte.

Med tanke på denna omständighet insisterar läkare och dietister på att varje sådan produkt har en speciell etikett som skulle indikera vilken modifierad komponent och i vilken proportion den innehåller. Var och en av oss har rätt att veta vad som finns på hans tallrik. Ett sådant fenomen som urval var en produkt av utvecklingen av den mänskliga civilisationen. Det finns bra och dåliga sidor här, men faktum försvinner inte. Så du måste dra nytta av upptäckten. Michurin ensam gick in i vetenskapen som skaparen av över 300 växtarter. Det är skrämmande att föreställa sig vad moderna vetenskapsmän är kapabla till. Låt oss hoppas att människor inte skadar sig själva, eftersom det har hänt mer än en gång ...

Själva termen "selektion" kommer från det latinska ordet "selektion". Denna vetenskap studerar sätten och metoderna för att skapa nya och förbättra befintliga grupper (populationer) av organismer som används för mänsklighetens liv. Vi talar om sorter av odlade växter, raser av husdjur och stammar av mikroorganismer. Huvudkriteriet i detta fall är värdet och hållbarheten av nya funktioner och egenskaper i praktiken.

Växt- och djuruppfödning: huvudriktningar

• Höga avkastningar av växtsorter, fertilitet och produktivitet hos djurraser.
• Kvalitativa egenskaper hos produkter. När det gäller växter kan detta vara smaken, utseendet på frukt, bär och grönsaker.
• Fysiologiska tecken. I växter uppmärksammar uppfödare oftast förekomsten av brådska, torkamotstånd, vinterhärdighet, motståndskraft mot sjukdomar, skadedjur och de negativa effekterna av klimatförhållanden.
• Intensivt sätt att utvecklas. Hos växter är detta en positiv dynamik för tillväxt och utveckling vid gödning, vattning och hos djur - "betalning" för foder etc.

Urval i nuvarande skede

Modern uppfödning av djur, växter och mikroorganismer, för att öka effektiviteten, tar nödvändigtvis hänsyn till behoven på försäljningsmarknaden för jordbruksprodukter, vilket är särskilt viktigt för utvecklingen av en viss industri av en viss produktion. Till exempel att baka bröd Hög kvalitet, med god smak, elastisk smula och krispig smulig skorpa, bör vara gjord av starka (glasaktiga) varianter av mjukt vete, som innehåller en stor mängd protein och elastiskt gluten. De högsta kvaliteterna av kex är gjorda av mjöliga varianter av mjukt vete, och durumvete är bäst lämpat för framställning av pasta.

Märkligt nog är urvalet av djur och mikroorganismer relaterade. Faktum är att resultaten av det senare används i den biologiska kontrollen av patogener hos djur, såväl som olika sorter av odlade växter.

Ett slående exempel på urval utifrån marknadens behov är pälsdjursuppfödning. Odlingen av pälsbärande djur, som skiljer sig i en annan genotyp, som är ansvarig för pälsens färg och nyans, beror på modetrender.

Teoretisk grund

Generellt sett bör selektion utvecklas på grundval av genetikens lagar. Det är denna vetenskap, som studerar mekanismerna för ärftlighet och variabilitet, som gör det möjligt att med hjälp av olika influenser påverka genotypen, som i sin tur bestämmer organismens egenskaper och egenskaper.

Också avelsmetoden använder prestationer från andra vetenskaper. Dessa är systematik, cytologi, embryologi, fysiologi, biokemi, molekylärbiologi och individuell utvecklingsbiologi. På grund av den höga utvecklingstakten för ovanstående naturvetenskapliga områden öppnar sig nya möjligheter för urval. Än idag når forskningen inom genetikområdet en ny nivå, där det är möjligt att målmedvetet modellera de nödvändiga egenskaperna och egenskaperna hos djurraser, växtsorter och stammar av mikroorganismer.

Genetik spelar en avgörande roll i processen att lösa avelsproblem. Det gör det möjligt att, med hjälp av ärftlighets- och föränderlighetslagarna, genomföra planeringen av urvalsprocessen på ett sådant sätt att den tar hänsyn till särdragen med arv av specifika egenskaper.

Val av ursprungligt genetiskt material

Urvalet av djur, växter och mikroorganismer kan vara effektivt endast om källmaterialet väljs noggrant. Det vill säga korrektheten i valet av initiala raser, sorter, arter beror på studiet av deras ursprung och utveckling i samband med de egenskaper och egenskaper som den föreslagna hybriden bör förses med. I Sök nödvändiga blanketter i strikt sekvens beaktas hela världens genpool. Prioriteringen är alltså användningen av lokala former med nödvändiga egenskaper och egenskaper. Vidare utförs attraktionen av former som växer i andra geografiska eller klimatiska zoner, det vill säga metoderna för introduktion och acklimatisering används. Den sista utvägen är metoderna för experimentell mutagenes och genteknik.

Djuruppfödning: metoder

Inom detta vetenskapsområde utvecklas och studeras de mest effektiva metoderna för att möjliggöra uppfödning av nya husdjursraser och förbättring av befintliga.

Djuruppfödning har sina egna särdrag, vilket beror på att djur saknar förmågan att föröka sig vegetativt och asexuellt. De förökar sig endast sexuellt. Av denna omständighet följer också att för att avla avkomma måste en individ nå sexuell mognad, och detta påverkar tidpunkten för forskning. Möjligheterna till urval begränsas också av det faktum att individers avkomma som regel inte är många.

De viktigaste metoderna för att föda upp nya djurraser, såväl som växtsorter, kan kallas urval och hybridisering.

Djuruppfödning, som syftar till att föda upp nya raser, använder oftast inte massa, utan individuellt urval. Detta beror på det faktum att skötseln av dem är mer individualiserad jämfört med att ta hand om växter. Framför allt tar ca 10 personer hand om en boskap på 100 individer. På området där hundratals och tusentals växtorganismer växer arbetar från 5 till 8 uppfödare.

Hybridisering

En av de ledande metoderna är hybridisering. I detta fall utförs urvalet av djur genom inavel, orelaterad korsning och fjärrhybridisering.

Under inavel förstå hybridisering av individer som tillhör olika raser av samma art. Denna metod låter dig få organismer med nya egenskaper, som sedan kan användas i processen att föda upp nya raser eller förbättra gamla.

Termen "inavel" kommer från engelska ord, som betyder "inom" och "uppfödning". Det vill säga korsning av individer som tillhör närbesläktade former av samma befolkning genomförs. När det gäller djur talar vi om insemination av närbesläktade organismer (mamma, syster, dotter, etc.). Lämpligheten med inavel bygger på det faktum att den ursprungliga formen av en viss egenskap bryts ner i ett antal rena linjer. De har vanligtvis en nedsatt livskraft. Men om dessa rena linjer korsas ytterligare med varandra, kommer heteros att observeras. Detta är ett fenomen som kännetecknas av uppkomsten i hybridorganismer av den första generationen av en ökning av vissa tecken. Dessa är i synnerhet lönsamhet, produktivitet och fertilitet.

Djuruppfödning, vars metoder har ganska vida gränser, använder också distanshybridisering, vilket är en process rakt motsatsen till inavel. I detta fall blandar sig individer av olika arter. Målet med fjärrhybridisering kan kallas att erhålla djur som kommer att utveckla värdefulla prestationsegenskaper.

Exempel är korsningar mellan en åsna och en häst, en jak och en tur. Det bör noteras att hybrider ofta inte ger avkomma.

Forskning av M. F. Ivanov

Den berömda ryska forskaren M.F. Ivanov var intresserad av biologi sedan barndomen.

Djuruppfödning blev föremålet för hans forskning när han studerade egenskaperna hos mekanismerna för variation och ärftlighet. Seriöst intresserad av detta ämne, M.F. Ivanov utvecklade därefter en ny ras av grisar (vit ukrainska). Den kännetecknas av hög produktivitet och god anpassningsförmåga till klimatförhållanden. För korsning användes en lokal ukrainsk ras, som var väl anpassad till existensförhållandena i stäppen, men hade låg produktivitet och låg köttkvalitet, och en engelsk vit ras, som hade hög produktivitet, men inte var anpassad för att existera i lokala förhållanden. Metodiska metoder för inavel, orelaterad korsning, individ-masselektion och uppfostran användes. Som ett resultat av ett långvarigt mödosamt arbete uppnåddes ett positivt resultat.

Urvalsutvecklingsmöjligheter

Vid varje utvecklingsstadium bestäms listan över mål och mål för avel som en vetenskap av särdragen hos kraven på jordbruksteknik och djurhållning, stadium av industrialisering av växtodling och djurhållning. För Ryska federationen är det mycket viktigt att skapa växtsorter och djurraser som behåller sin produktivitet under olika klimatförhållanden.

Grundläggande termer och begrepp.

Råmaterial- linjer, sorter, arter, släkten av odlade eller vilda växter eller djur med värdefulla ekonomiska egenskaper eller exteriör.

Hybridisering(från grekiska. "hybris"- korsning) - naturlig eller artificiell korsning av individer som tillhör olika linjer, sorter, raser, arter, släkten av växter eller djur.

Mängd- en uppsättning odlade växter av samma art, artificiellt skapade av människan och karaktäriserade av: a) vissa ärftliga egenskaper, b) ärftligt fixerad produktivitet, c) strukturella (morfologiska) egenskaper.

Ras- en uppsättning husdjur av samma art, artificiellt skapade av människan och karaktäriserade av: a) vissa ärftliga egenskaper, b) ärftligt fixerad produktivitet, c) exteriör.

Linje- avkomma till en självpollinerande individ i växter, avkomma från inavel hos djur som har de flesta generna i homozygot tillstånd.

Inavel(intsukht, på engelska - "uppfödning i sig själv") - närbesläktad korsning av husdjur. Påtvingad självpollinering i korspollinerande växter.

inavelsdepression- minskning av livsduglighet och produktivitet hos djur och växter erhållen genom inavel, på grund av övergången av de flesta gener till ett homozygott tillstånd.

heteros- kraftfull utveckling av hybrider erhållna genom att korsa inavlade (rena) linjer, varav en är homozygot för dominanta, den andra för recessiva gener.

Rotstock- egenrotad (rotad) växt, som ympas.

ättling- en stickling av en växt eller en knopp som ympas på en inhemsk rotväxt.

Polyploidi- en multipel ökning av den diploida eller haploida uppsättningen kromosomer orsakad av en mutation.

Mutagenes(från lat. "mutation"- förändring, förändring och grekiska. "genos"- bildande) - en metod för att välja högre växter och mikroorganismer, som gör att du på konstgjord väg kan erhålla mutationer för att öka produktiviteten.

Bioteknik- Användning av levande organismer och biologiska processer i produktionen. Biologisk behandling Avloppsvatten, biologiskt skydd av växter, såväl som syntes av foderproteiner, aminosyror under industriella förhållanden, produktion av tidigare otillgängliga läkemedel (hormonet insulin, tillväxthormon, interferon), skapandet av nya växtsorter, djurraser, mikrobiella arter , etc. - dessa är huvudriktningarna för de nya grenarna av vetenskap och industri.

Genteknik– en vetenskap som skapar nya kombinationer av gener i en DNA-molekyl. Förmågan att skära och splitsa en DNA-molekyl gjorde det möjligt att skapa en hybrid bakteriecell med mänskliga gener som ansvarar för syntesen av hormonet insulin och interferon. Denna utveckling används inom läkemedelsindustrin för att skaffa läkemedel. Med hjälp av gentransplantation skapas växter som är resistenta mot sjukdomar, ogynnsamma miljöförhållanden, med högre effekt av fotosyntes och atmosfärisk kvävefixering.

THE LAW OF HOMOLOGICAL SERIES OF ÄRFTLIG VARIABILITET (N. I. VAVILOV):

Arter och släkten som är genetiskt nära kännetecknas av liknande serier av ärftlig variation.

Tabell 53. Ursprungscentra för odlade växter (enligt N. I. Vavilov)

Tabell 54. Huvudsakliga urvalsmetoder

Tabell 55. Metoder för selektion och genetiskt arbete av I. V. Michurin

Uppgifter och tester på ämnet "Ämne 13. "Urval."

• Avel och bioteknik - Genetikens grunder. Mönster för arv Allmänna biologiska mönster (betyg 9–11)

  Lektioner: 3 uppgifter: 9 prov: 1

• Avslutande kunskapsprov på ämnena Flat, Round och Annelids - Ryggradslösa djur (utom leddjur) Djur (klass 7)

  Uppgifter: 20 prov: 2

• Biologins riktningar

  Lektioner: 3 uppgifter: 4 prov: 1

• Forskningsmetoder inom biologi. Enheten för förstoringsanordningar - Biologi - studiet av levande organismer Bakterier. Svampar. Växter (klass 5–6)

  Lektioner: 4 uppgifter: 5 prov: 1

• växtcell - Cellulär struktur av växter Bakterier. Svampar. Växter (klass 5–6)

  Lektioner: 1 inlämningsuppgifter: 7 prov: 1

Efter att ha arbetat igenom dessa ämnen bör du kunna:

1. Ge definitioner: gen, dominant egenskap; recessiv egenskap; allel; homologa kromosomer; monohybrid korsning, överkorsning, homozygot och heterozygot organism, oberoende distribution, fullständig och ofullständig dominans, genotyp, fenotyp.
2. Använd Punnett-gittret, illustrera korsningar för en eller två egenskaper och ange vilka numeriska förhållanden av genotyper och fenotyper som bör förväntas hos avkomman från dessa korsningar.
3. Beskriv reglerna för arv, segregation och oberoende fördelning av egenskaper, vars upptäckt var Mendels bidrag till genetiken.
4. Förklara hur mutationer kan påverka det protein som kodas av en viss gen.
5. Specificera möjliga genotyper av personer med blodgrupp A; I; AB; HANDLA OM.
6. Ge exempel på polygena egenskaper.
7. Ange den kromosomala mekanismen för könsbestämning och typerna av nedärvning av könsbundna gener hos däggdjur, använd denna information för att lösa problem.
8. Förklara skillnaden mellan könsbundna och könsberoende egenskaper; ge exempel.
9. Förklara hur mänskliga genetiska sjukdomar som hemofili, färgblindhet, sicklecellanemi ärvs.
10. Nämn egenskaperna hos växt- och djurförädlingsmetoder.
11. Ange bioteknikens huvudriktningar.
12. För att kunna lösa de enklaste genetiska problemen med denna algoritm:

    Problemlösningsalgoritm

    • Bestäm den dominerande och recessiva egenskapen baserat på resultaten av att korsa den första generationen (F1) och den andra (F2) (enligt problemets tillstånd). Ange bokstavsbeteckningarna: A - dominant och - recessiv.
    • Skriv ner genotypen för en individ med ett recessivt drag eller en individ med en genotyp känd av problemets tillstånd och könsceller.
    • Skriv ner genotypen av F1-hybrider.
    • Gör ett diagram över den andra korsningen. Skriv könscellerna för F1-hybriderna i Punnett-rutnätet horisontellt och vertikalt.
    • Skriv ner genotyperna för avkomman i de könsceller som korsar celler. Bestäm förhållandet mellan fenotyper i F1.

Uppgiftsdesignschema.

Bokstavsbeteckningar:
a) dominant egenskap _______________
b) recessiv egenskap _______________

Gameter

F1(första generationens genotyp)

Punnett galler

Fenotypförhållande i F2: _____________________________
Svar:_________________________

Exempel på att lösa problem för monohybrid korsning.

Uppgift."Det finns två barn i familjen Ivanov: en brunögd dotter och en blåögd son. Mamman till dessa barn är blåögd, men hennes föräldrar hade bruna ögon. Hur ärvs ögonfärgen hos människor? Vilka är genotyper av alla familjemedlemmar? Ögonfärg är en monogen autosomal egenskap."

Ögonfärgsegenskapen styrs av en gen (efter tillstånd). Mamman till dessa barn är blåögd och hennes föräldrar hade bruna ögon. Detta är endast möjligt i DET fallet om båda föräldrarna var heterozygota, därför dominerar bruna ögon över blåa. Således hade mormor, farfar, far och dotter genotypen (Aa), och mor och son - aa.

Uppgift."En tupp med rosa kam korsas med två höns som också har en rosa kam. Den första gav 14 kycklingar, alla med rosa kam, och den andra - 9 kycklingar, varav 7 med rosa kam och 2 med löv kam. Formen på kammen är ett monogent autosomalt drag Vad är genotyper för alla tre föräldrar?

Innan man bestämmer föräldrarnas genotyper är det nödvändigt att ta reda på arten av arvet av kamformen hos kycklingar. När en tupp korsades med en andra höna dök det upp 2 kycklingar med en bladformad kam. Detta är möjligt när föräldrarna är heterozygota, därför kan det antas att den rosaformade kammen hos kycklingar dominerar över den bladformade. Således är genotyperna för tuppen och den andra hönan Aa.

När samma tupp korsades med den första hönan observerades ingen splittring, därför var den första hönan homozygot - AA.

Uppgift."I en familj med brunögda, högerhänta föräldrar föddes tvillingar, varav den ena är brunögd vänsterhänt och den andra blåögd högerhänt. Vad är sannolikheten för att nästa föds barn, liknande sina föräldrar?"

Födelsen av ett blåögt barn hos brunögda föräldrar indikerar recessiviteten hos den blå färgen på ögonen, respektive födelsen av ett vänsterhänt barn hos högerhänta föräldrar indikerar recessiviteten hos den bättre innehavet av vänster hand jämfört med högern. Låt oss introducera notationen av alleler: A - bruna ögon, a - Blåa ögon, B - högerhänt, c - vänsterhänt. Låt oss bestämma genotyperna för föräldrar och barn:

A_vv - fenotypisk radikal, som visar att detta barn är vänsterhänt med bruna ögon. Genotypen för detta barn kan vara - Aavv, AAvv.

Ytterligare lösning av detta problem utförs på traditionellt sätt, genom att konstruera Punnett-gittret.

Understrukna är 9 varianter av ättlingar som vi är intresserade av. Total alternativ 16, så sannolikheten att få ett barn som ser ut som sina föräldrar är 16/9.

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

• Ämne 10. "Monohybrid och dihybrid korsning." §23-24 s. 63-67
• Ämne 11. "Genetik av sex." §28-29 s. 71-85
• Ämne 12. "Mutational och modifieringsvariabilitet." §30-31 s. 85-90
• Ämne 13. "Utval." §32-34 s. 90-97

Skola nr 643

Biologi abstrakt

"Urvalsmetoder"

9B klass elever

Zharova Anna

Läraren Dubovik O.A.

St Petersburg 2008-2009

Innehåll

Växtförädlingsmetoder

Djuruppfödningsmetoder

Urvalshistorik

Definition av urval, grundläggande metoder

Urval är mänskligt driven evolution

N. I. Vavilov

Avel är vetenskapen om metoder för att skapa och förbättra djurraser, växtsorter, stammar av mikroorganismer för att öka deras produktivitet, öka motståndskraften mot sjukdomar, skadedjur, anpassa sig till lokala förhållanden med mera. Avel kallas också den gren av jordbruket som är engagerad i utvecklingen av nya sorter och hybrider av grödor och djurraser. De huvudsakliga förädlingsmetoderna är selektion och hybridisering, såväl som mutagenes (bildande metod vid urval av högre växter och mikroorganismer, vilket gör att du artificiellt kan erhålla mutationer för att öka produktiviteten), polyploidi (en multipel ökning av den diploida eller haploida uppsättningen av kromosomer orsakade av mutation), cellulär (en kombination av metoder som konstruerar celler av en ny typ baserat på deras odling, hybridisering och rekonstruktion)och genteknik (vetenskapen som skapar nya kombinationer av gener i en DNA-molekyl). Som regel kombineras dessa metoder. Beroende på artens reproduktionsmetod används massa eller individuellt urval. Korsning av olika sorter av växter och djurraser är grunden för att öka den genetiska mångfalden hos avkommor

Växtförädlingsmetoder

De viktigaste metoderna för växtförädling i synnerhet är urval och hybridisering. För korspollinerade växter används massurval av individer med önskade egenskaper. Annars är det omöjligt att få fram material för vidare korsning. Om det är önskvärt att få en ren linje - det vill säga en genetiskt homogen sort, används individuellt urval, där man genom självpollinering erhåller avkomma från en enda individ med önskvärda egenskaper.

För att konsolidera användbara ärftliga egenskaper är det nödvändigt att öka homozygositeten hos en ny sort. Ibland används självpollinering av korspollinerade växter för detta. I detta fall kan de negativa effekterna av recessiva gener manifesteras fenotypiskt. Den främsta anledningen till detta är övergången av många gener till det homozygota tillståndet. I vilken organism som helst ackumuleras ogynnsamma mutantgener gradvis i genotypen. De är oftast recessiva och uppträder inte fenotypiskt. Men när de självpollinerar går de in i ett homozygott tillstånd, och en ogynnsam ärftlig förändring inträffar. I naturen, i självpollinerade växter, blir recessiva mutanta gener snabbt homozygota, och sådana växter dör.

Trots de negativa effekterna av självpollinering används det ofta i korspollinerade växter för att producera homozygota ("rena") linjer med de önskade egenskaperna. Detta leder till en minskning av avkastningen. Men då genomförs korspollinering mellan olika självpollinerande linjer och som ett resultat får man i vissa fall högavkastande hybrider som har de egenskaper som uppfödaren önskar. Detta är en metod för interline-hybridisering, där effekten av heterosis ofta observeras (heteros är en kraftfull utveckling av hybrider som erhålls genom att korsa "rena" linjer, varav en är homozygot för dominanta, den andra för recessiva gener): generationshybrider har hög avkastning och motståndskraft mot negativ påverkan. Heterosis är typisk för hybrider av den första generationen, som erhålls genom att korsa inte bara olika linjer, utan också olika sorter och till och med arter. Huvudorsaken till heteros är elimineringen av den skadliga manifestationen av ackumulerade recessiva gener i hybrider. En annan orsak är kombinationen av dominanta gener från föräldraindivider i hybrider och den ömsesidiga förstärkningen av deras effekter.

I växtförädling används experimentell polyploidi i stor utsträckning, eftersom polyploider kännetecknas av snabb tillväxt, stor storlek och hög avkastning. Konstgjorda polyploider erhålls med hjälp av kemikalier som förstör delningsspindeln, vilket resulterar i att de duplicerade kromosomerna inte kan spridas, kvar i en kärna.

När man skapar nya sorter med artificiell mutagenes använder forskare lagen om homolog serie av N. I. Vavilov. En organism som fått nya egenskaper till följd av en mutation kallas mutant. De flesta mutanter har minskad livsduglighet och såras bort i processen med naturligt urval. För utveckling eller urval av nya raser och sorter behövs de sällsynta individer som har gynnsamma eller neutrala mutationer.

Djuruppfödningsmetoder

De grundläggande principerna för djuruppfödning skiljer sig inte från principerna för växtförädling. Men urvalet av djur har vissa egenskaper: de kännetecknas endast av sexuell reproduktion; i grunden väldigt sällsynt förändring generationer (hos de flesta djur efter några år); antalet individer i avkomman är litet.

En av människans viktigaste prestationer vid gryningen av hans bildande och utveckling (10-12 tusen år sedan) var skapandet av en konstant och ganska pålitlig matkälla genom att tama vilda djur. Huvudfaktorn i domesticering är det artificiella urvalet av organismer som uppfyller mänskliga krav. Tamdjur har högt utvecklade individuella egenskaper, ofta värdelösa eller till och med skadliga för deras existens under naturliga förhållanden, men användbara för människor. Därför, under naturliga förhållanden, kan domesticerade former inte existera.

Domesticering åtföljdes av urval, först omedvetet (valet av de individer som såg bättre ut, hade ett lugnare sinnelag, hade andra egenskaper värdefulla för människor), sedan medvetna eller metodiska. Den utbredda användningen av metodiskt urval syftar till bildning hos djur av vissa egenskaper som tillfredsställer människor.

Urvalet av föräldraformer och typer av korsning av djur utförs med hänsyn till det mål som uppfödaren har satt upp. Avelsdjur utvärderas inte bara av yttre tecken, utan också av avkommans ursprung och kvalitet. Därför är det nödvändigt att känna till deras stamtavla väl. Enligt förfädernas egenskaper, särskilt på moderlinjen, kan man med en viss sannolikhet bedöma om producenternas genotyp.

I avelsarbete med djur används huvudsakligen två metoder för korsning: utavel (oberoende korsning) och inavel (nära besläktad).

Utavel mellan individer av samma ras eller olika raser djur, med ytterligare strikt urval, leder till upprätthållande av användbara egenskaper och till att de stärks i kommande generationer.

Vid inavel används bröder och systrar eller föräldrar och avkommor som initiala former. Sådan korsning liknar i viss mån självpollinering i växter, vilket också leder till en ökning av homozygositet och, som ett resultat, till konsolidering av ekonomiskt värdefulla egenskaper hos avkomman.

I avel är inavel vanligtvis bara ett steg i att förbättra en ras. Detta följs av korsning av olika interline-hybrider, som ett resultat av vilka oönskade recessiva alleler överförs till ett heterozygott tillstånd och de skadliga effekterna av inavel minskas markant.

Hos husdjur, som hos växter, observeras fenomenet heterosis: under korsning eller interspecifika korsningar upplever hybrider av den första generationen särskilt kraftfull utveckling och en ökning av livskraften.

Heterosis används ofta i industriell fjäderfä- och grisuppfödning, eftersom den första generationen hybrider direkt används för ekonomiska ändamål.

Fjärrhybridisering av husdjur är mindre effektiv än växter. Interspecifika hybrider av djur är ofta sterila. Men i vissa fall åtföljs fjärrhybridisering av normal sammansmältning av könsceller, normal meios och vidareutveckling av embryot, vilket gjorde det möjligt att få fram några raser som kombinerar värdefulla egenskaper hos båda arterna som används vid hybridisering.

Urvalshistorik

Ursprungligen baserades urval på artificiellt urval, när en person väljer växter eller djur med egenskaper som är intressanta för honom. Fram till XVI-XVII-talen. urvalet skedde omedvetet, det vill säga en person valde till exempel ut de bästa, största vetefröna för sådd, utan att tänka på att han ändrade plantorna i den riktning han behövde.

Först under det senaste århundradet började människan, som ännu inte kände till genetikens lagar, att använda urval medvetet eller målmedvetet och korsade de växter som tillfredsställde honom i största utsträckning.

Men genom urvalsmetoden kan en person inte erhålla fundamentalt nya egenskaper i uppfödda organismer, eftersom det under urvalet är möjligt att isolera endast de genotyper som redan finns i befolkningen. För att erhålla nya raser och varianter av djur och växter används därför hybridisering (korsning), korsning av växter med önskvärda egenskaper och, i framtiden, väljs de individer från avkomman. fördelaktiga egenskaper mest uttalad.

Forskare som har bidragit till utvecklingen av avel och genetik

1) G. Mendel

Denna tyska forskare lade grunden till modern genetik och etablerade 1865 principen om diskretitet (diskontinuitet), arv av organismers egenskaper och egenskaper. Han bevisade också korsningsmetoden (med ärter som exempel) och underbyggde tre lagar, senare uppkallade efter honom.

2) T.H. Morgan

I början av 1900-talet underbyggde denna amerikanska biolog den kromosomala teorin om ärftlighet, enligt vilken ärftliga egenskaper bestäms av kromosomer - organellerna i kärnan i alla kroppsceller. Forskaren bevisade att generna ligger linjärt bland kromosomerna och att generna från en kromosom är kopplade till varandra.

3) C. Darwin

Denna vetenskapsman, grundaren av teorin om människans ursprung från en apa, genomförde ett stort antal experiment på hybridisering, i ett antal av vilka teorin om människans ursprung etablerades.

4) T. Fairchild

För första gången 1717 fick han konstgjorda hybrider. Dessa var nejlikahybrider, ett resultat av korsningen av två olika föräldraformer.

5) I. I. Gerasimov

År 1892 studerade den ryske botanikern Gerasimov effekten av temperatur på cellerna i den gröna algen Spirogyra och upptäckte ett fantastiskt fenomen - en förändring av antalet kärnor i en cell. Efter exponering för låg temperatur eller sömntabletter observerade han utseendet av celler utan kärnor, såväl som med två kärnor. Den förra dog snart och celler med två kärnor delades framgångsrikt. Vid räkning av kromosomer visade det sig att det finns dubbelt så många av dem som i vanliga celler. Således upptäcktes en ärftlig förändring i samband med en mutation av genotypen, d.v.s. hela uppsättningen kromosomer i en cell. Det kallas polyploidi, och organismer med ett ökat antal kromosomer kallas polyploider.

5) M. F. Ivanov

En enastående roll i djuruppfödning spelades av prestationerna från den berömda sovjetiska uppfödaren Ivanov, som utvecklade moderna principer för val och korsning av raser. Själv introducerade han i stor utsträckning genetiska principer i avelspraktiken, och kombinerade dem med valet av villkor för utbildning och utfodring, gynnsamma för utvecklingen av rasegenskaper. På grundval av detta skapade han sådana enastående djurraser som den vita ukrainska stäppgrisen och den askaniska rambouilleten.

6) J. Wilmut

Under det senaste decenniet har möjligheten till konstgjord masskloning av unika djur som är värdefulla för jordbruket aktivt studerats. Det huvudsakliga tillvägagångssättet är att överföra kärnan från en diploid somatisk cell till ett ägg från vilket dess egen kärna tidigare har avlägsnats. Det kärnbytta ägget stimuleras att krossa (ofta genom elektrisk stöt) och placeras i djuren för dräktighet. På detta sätt, 1997 i Skottland, dök fåret Dolly upp från kärnan i en diploid cell från bröstkörteln på ett donatorfår. Hon blev den första klonen som på konstgjord väg erhölls från däggdjur. Det var detta fall som var Wilmuts och hans medarbetares prestation.

7) S. S. Chetverikov

På 1920-talet uppstod mutations- och populationsgenetik och började utvecklas. Populationsgenetik är ett område inom genetik som studerar evolutionens huvudfaktorer - ärftlighet, variation och urval - i specifika miljöförhållanden, populationer. Grundaren av denna trend var den sovjetiska vetenskapsmannen Chetverikov.

8) N.K. Koltsov

På 1930-talet föreslog denna genetiker att kromosomer är jättemolekyler, och förutspådde därigenom uppkomsten av en ny riktning inom vetenskapen - molekylär genetik.

9) N. I. Vavilov

Den sovjetiska vetenskapsmannen Vavilov fastställde att liknande mutationsförändringar inträffar i relaterade växter, till exempel i vete i örats färg, spinousness. Detta mönster förklaras av den liknande sammansättningen av gener i kromosomerna hos besläktade arter. Vavilovs upptäckt kallades lagen om homologiska serier. Baserat på det kan man förutsäga utseendet av vissa förändringar i odlade växter.

10) I. V. Michurin

Engagerad i hybridisering av äppelträd. Tack vare detta tog han fram en ny sort Antonovka sex gram. Och hans äppelhybrider kallas ofta "Michurin-äpplen"

Exempel på urval av levande organismer

I pälsbranschen är urvalet av naturliga mutationer som kännetecknas av en ny vacker färg av stor betydelse. Ett sådant urval ger mycket snabbt positiva resultat. Detta kan visas på nya raser av rävar: silver-svart, platina och vit. Den silversvarta räven, som fördes till Sovjetunionen 1927, har över 20 års urvalsarbete förvärvat ett antal egenskaper som skiljer den från den ursprungliga formen. Platinaräven föddes upp genom urval från en grupp silversvarta som hade en stor mängd silverhår. Platinaräven har stora vita fläckar på bröstet, magen, tassarna och nospartiet.

Ett bra exempel är rasen av grisar som fötts upp av akademikern M.F. Ivanov - den ukrainska vita stäppen. När man skapade denna ras användes suggor av lokala ukrainska grisar med en liten vikt och låg kvalitet på kött och fett, men väl anpassade till lokala förhållanden. Hane var vita engelska galtar. Hybridavkommorna korsades igen med engelska galtar, inavel användes i flera generationer, olika linjer skapades, genom korsning som förfäder till en ny ras erhölls, som inte skilde sig i köttkvalitet och vikt från den engelska rasen, och i uthållighet - från ukrainska grisar.

Det har bevisats att avelns bidrag till fördubblingen av skördarna av stora jordbruksgrödor, som uppnåtts under det senaste kvartsseklet i utvecklade länder, är cirka 50 %. Den så kallade " grön revolution»I jordbruket i Mexiko, Indien och ett antal andra länder, lågväxande (med en stamhöjd på 100-110 cm), halvdvärg (80-100 cm) och dvärg (60-80 cm) rissorter , vete etc. De kännetecknas inte bara av hög motståndskraft mot logi, utan också hög produktivitet hos örat, främst på grund av det ökade antalet korn i det. Sådana sorter ger en skörd över 60 c/ha. Veteproduktionen i Mexiko och Indien från 1950 till 1970 ökade mer än 8 gånger; den odlade arealen fördubblades och skörden fyrdubblades. Liknande sorter av vete har också skapats i Ryssland (till exempel Donskaya semi-dwarf och Mironovskaya undersized).

Lista över använda källor

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