Metody hodowli roślin. Teoretyczne podstawy selekcji. Studiowanie nowego materiału

Przedmiot– biologia

Klasa– 9 „A” i „B”

Czas trwania- 40 minut

Nauczyciel -Żelownikowa Oksana Wiktorowna

Temat lekcji: „Genetyczne podstawy selekcji organizmów”

Forma procesu edukacyjnego: fajna lekcja.

Typ lekcji: lekcja przekazywania nowej wiedzy.

Cel: przedstawić genetyczne podstawy selekcji organizmów.

Cele Lekcji:

1. poszerzać wiedzę z zakresu selekcji organizmów jako nauki;

2. przedstawić krótką historię selekcji;

3. pogłębiać wiedzę na temat odmiany, rasy i szczepu organizmów;

4. generować wiedzę na temat głównych metod selekcji organizmów;

5. odkrywać fundamentalną rolę wzorców i praw genetycznych w praktyce hodowlanej.

Wyposażenie: Prezentacja ICT Podręcznik „Podstawy selekcji” pod redakcją I.N. Ponomarewa,

czasopismo „Biologia w szkole” nr 1-1998, tablice „Metody hodowli roślin”, „Metody hodowli zwierząt”, manekiny mieszańców roślin owocowych.

Podczas zajęć.

1. Aktualizowanie wiedzy uczniów:

Jaką rolę w rozwoju selekcji odegrały wspólne właściwości wszystkich organizmów – dziedziczność i zmienność?

Jaka jest istota praw genetycznych i jaka jest ich rola w selekcji?

2.Nauka nowego materiału

Opowieści nauczyciela towarzyszy prezentacja

Slajd 1 Rośliny uprawne i zwierzęta domowe powstały w okresie prehistorycznym. Udomowienie roślin i udomowienie zwierząt zapewniło ludziom zarówno żywność, jak i odzież. Pierwsze próby udomowienia zwierząt i uprawy roślin sięgają XX – 30 tysiąclecia p.n.e. W Azji Środkowej, na Zakaukaziu i w południowej Rosji pszenica była znana już w epoce kamienia. Na początku VII tysiąclecia p.n.e. w górzystym Kurdystanie (Irak) uprawiano pszenicę – dziką samopszę. W 10 tysiącleciu p.n.e. zaczął uprawiać wiele roślin i udomowić zwierzęta.

Zwierzęta domowe i rośliny uprawne pochodzą od dzikich przodków.

U zarania swego rozwoju człowiek udomowił potrzebne mu zwierzęta.

Pytanie do klasy: Jakie zwierzęta udomowił człowiek?

bankevskaya kura (kurczak) argali (owca) wilk (pies)

Człowiek zbierał nasiona pożytecznych roślin i zasiewał je w pobliżu swojego domu, uprawiał ziemię i wybierał największe nasiona na nowe uprawy.

Długoterminowa selekcja roślin i zwierząt przyczyniła się do powstania form kulturowych o szczególnych właściwościach potrzebnych człowiekowi.

Jednak główną rolę w ewolucji roślin uprawnych i zwierząt domowych odgrywają mutacje, selekcja i selekcja.

Nauczyciel: Jak rozumiesz, czym jest selekcja?

Selekcja (łac. „selectio” – selekcja)

Dzieci myślą, odpowiadają, a następnie nauczyciel pokazuje poprawną odpowiedź. Slajd nr 2

Jest to nauka badająca biologiczne podstawy oraz metody tworzenia i udoskonalania ras zwierząt, odmian roślin i szczepów mikroorganizmów.

Jest to dział produkcji rolnej zajmujący się praktyczną hodowlą nowych odmian i mieszańców roślin uprawnych, ras zwierząt oraz szczepów mikroorganizmów o właściwościach niezbędnych dla człowieka.

Nauczyciel: Proszę podać cele selekcji. ( odpowiadają studenci)

slajd numer 3

1.zwiększanie produktywności odmian roślin, produktywności ras zwierząt,

szczepy mikroorganizmów.

2.tworzenie odmian i ras odpornych na choroby i warunki klimatyczne.

3. uzyskiwanie odmian, ras i szczepów nadających się do uprawy i hodowli zmechanizowanej lub przemysłowej.

Obecnie, w obliczu wzrostu liczby ludności na świecie, wymagana jest większa produkcja produktów rolnych. Decydującą rolę w rozwiązaniu tego globalnego problemu dla całego świata przypisuje się selekcji roślin, zwierząt i mikroorganizmów

3. Minuta wychowania fizycznego.

1.ćwiczenia na kręgosłup

2.ćwiczenia dla oczu.

Slajd 4 RASA, ODMIANA, ODMIANA to sztucznie uzyskane populacje zwierząt, roślin, grzybów i bakterii o cechach niezbędnych człowiekowi.

Slajd 5 TEORETYCZNE PODSTAWY SELEKCJI – genetyka. genetyka bada dziedziczność i zmienność. Właściwości organizmów żywych zdeterminowane są przez ich GENOTYP i podlegają zmienności, dlatego rozwój selekcji opiera się na prawach genetyki.

Slajd 6 OGÓLNE METODY SELEKCJI SELEKCJA SZTUCZNA. HYBRYDYZACJA. MUTAGENEZA. POLIPLOIDIA.

Slajd 7 SZTUCZNA SELEKCJA to wybór przez człowieka najcenniejszych dla niego osobników zwierząt i roślin danego gatunku, rasy lub odmiany w celu uzyskania od nich potomstwa o pożądanych właściwościach. Karol Darwin położył teoretyczne podstawy tej metody i zidentyfikował dwa kierunki: NIEŚWIADOMOŚĆ i METODYKĘ (ŚWIADOMOŚĆ)

Slajd 8 Sztuczna selekcja pod kątem indywidualnych cech interesujących człowieka. Nieświadoma selekcja prowadzona jest od czasów starożytnych: wybiera się najlepszych i reprodukuje na podstawie cech zewnętrznych. Metodycznie sztuczny. Selekcja to celowe tworzenie nowych form roślin uprawnych i zwierząt przy użyciu metod selekcyjnych i różnych technologii.

Slajd 9 Hybrydyzacja to proces tworzenia hybryd z dwóch organizmów rodzicielskich, które różnią się genotypem i rozmnażają się płciowo.

Slajd 10 HYBRYDYZACJA Wewnątrzgatunkowa (w obrębie tego samego gatunku pomiędzy osobnikami różnych form). Międzygatunkowa lub odległa (między osobnikami różnych gatunków)

Slajd 11 HETEROZA, zjawisko wyższości mieszańców pierwszej generacji pod względem szeregu cech nad obiema formami rodzicielskimi, nazywa się MOCĄ HYBRYDY lub HETEROZĄ. - wyższa produktywność w hodowli zwierząt - wyższa wydajność w produkcji roślinnej. - podczas krzyżowania mieszańców F 1 efekt heterozji słabnie i zanika. -hybrydy otrzymane w wyniku hybrydyzacji odległej są często bezpłodne (muł-hybryda konia i osła).

Slajd 12 MUTAGENEZA to proces powstawania zmian dziedzicznych (mutacji) pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych (mutagenów) MUTACJE - naturalne (spontaniczne) - - sztuczne (indukowane)

Slajd 13 MUTAGENEZA Niektóre mutacje polepszają właściwości organizmu, okazują się interesujące i przydatne dla człowieka i znajdują zastosowanie w hodowli.

Slajd 14 POLIPLODYA to dziedziczna zmiana polegająca na wielokrotnym zwiększaniu się haploidalnego zestawu chromosomów. Występuje w wyniku naruszenia rozbieżności chromosomów w mitozie lub mejozie pod wpływem czynników środowiskowych. - jonizacja - niskie temperatury. -substancje chemiczne.

Slajd 15 POLYPLODY Duży rozmiar Odporny na niekorzystne warunki. Zwiększona została zawartość wielu cennych dla człowieka substancji. Stosowany w hodowli roślin.

Samodzielna praca z podręcznikiem(wypełniam tabelę)

Metody hodowli

			Zastosowanie w hodowli
			rośliny		Zwierząt
	Spokrewniony (krzyżowanie)	Wewnątrzgatunkowe, międzygatunkowe, krzyżowanie, prowadzące do heterozji, uzyskać heterozygotę populacji z wysokim wydajność		Krzyżując odległe rasy, różniących się charakterystyką, uzyskać heterozygotę populacje i heterozja. Potomstwo może być bezpłodne
	Blisko związane (endogamia)	Samozapylenie zapylanie krzyżowe rośliny wg sztuczny tworzenie czystych linii		Przejście pomiędzy bliscy krewni uzyskania homozygoty czyste linie z pożądanymi cechami
Sztuczny ostateczny wybór	masa	Ma zastosowanie do zapylania krzyżowego rośliny		Nie dotyczy
	indywidualny	Dotyczy rośliny samozapylające wyróżniają się czyste linie - potomek jednego osobnik samozapylający		Stosowana jest ścisła selekcja według cennych ekonomicznie cech, wytrzymałość, powierzchowność
Wybór	Eksperymentalny otrzymywanie poliploidów	Używany do otrzymywania bardziej produktywne i produktywne formy poliploidów		Nie dotyczy
	Eksperymentalny mutageneza	Służy do pozyskiwania materiału źródłowego do selekcji wyższej rośliny i mikroorganizmy

5. Odbicie Podsumujmy więc:

1.Co bada selekcja?

2. Co to jest odmiana, rasa, szczep?

3. Naszym kolejnym zadaniem będzie zapamiętanie podstawowych metod selekcji.

Sztuczna selekcja(nieświadomy, świadomy)

Hybrydyzacja(wewnątrzgatunkowy, międzygatunkowy)

Mutageneza(mutacje naturalne i sztuczne)

Poliploidia

6. Praca domowa: §27, postanowienia s. 109 pytania 1, 2, 3 ustnie.

Temat: Podstawy selekcji roślin, zwierząt i mikroorganizmów.

Temat lekcji nr 1. Genetyczne podstawy selekcji organizmów.

Cele Lekcji: 1. poszerzać wiedzę na temat selekcji organizmów jako nauki;

2. przedstawić krótką historię selekcji;

3. pogłębiać wiedzę na temat odmiany, rasy i szczepu organizmów;

4. generować wiedzę na temat głównych metod selekcji organizmów;

5. odkrywać fundamentalną rolę wzorców i praw genetycznych w praktyce hodowlanej.

Środki edukacji : tabela „Metody selekcji”, „Rasy zwierząt”, prezentacja „Podstawy selekcji”, w filmie „”.

Podczas zajęć.

I. Aktualizowanie wiedzy uczniów:

1. Jaką rolę wspólne właściwości wszystkich organizmów – dziedziczność i zmienność – odegrały w rozwoju selekcji roślin, zwierząt i szczepów mikroorganizmów?

2. Jaka jest istota praw genetycznych i jaka jest ich rola w selekcji?

II. Etap poczęcia.

1. Rośliny uprawne i zwierzęta domowe powstały w okresie prehistorycznym. Udomowienie roślin i udomowienie zwierząt zapewniło ludziom zarówno żywność, jak i odzież. Pierwsze próby udomowienia zwierząt i uprawy roślin sięgają XX – 30 tysiąclecia p.n.e. W Azji Środkowej, na Zakaukaziu i w południowej Rosji pszenica była znana już w epoce kamienia. Na początku VII tysiąclecia p.n.e. w górzystym Kurdystanie (Irak) uprawiano pszenicę – dziką samopszę. W 10 tysiącleciu p.n.e. zaczął uprawiać wiele roślin i udomowić zwierzęta.

Zwierzęta domowe i rośliny uprawne pochodzą od dzikich przodków.

U zarania swego rozwoju człowiek udomowił potrzebne mu zwierzęta.

kurczak bankevskayakurczak

Arkharowici

wilczak

Zbierał nasiona pożytecznych roślin i siał je w pobliżu swojego domu, uprawiał ziemię i wybierał największe nasiona na nowe uprawy.

Długoterminowa selekcja roślin i zwierząt przyczyniła się do powstania form kulturowych o szczególnych właściwościach potrzebnych człowiekowi.

Jednak główną rolę w ewolucji roślin uprawnych i zwierząt domowych odgrywają mutacje, selekcja i hodowla, czyli ukierunkowana hodowla nowych odmian roślin i ras zwierząt o określonych przez człowieka właściwościach.

Obecnie, w obliczu wzrostu liczby ludności na świecie, wymagana jest większa produkcja produktów rolnych. Decydującą rolę w rozwiązaniu tego globalnego problemu dla całego świata przypisuje się selekcji roślin, zwierząt i mikroorganizmów

Wybór to nauka badająca biologiczne podstawy oraz metody tworzenia i udoskonalania ras zwierząt, odmian roślin i szczepów mikroorganizmów.

Odmiana, rasa, odmiana– są to sztucznie uzyskane populacje (rośliny, zwierzęta, grzyby, bakterie) o cechach niezbędnych człowiekowi.

Właściwości organizmów żywych są zdeterminowane ich genotypem i systematycznie podlegają zmienności dziedzicznej i modyfikacyjnej, dlatego rozwój selekcji opiera się na prawach genetyki jako nauki o dziedziczności i zmienności.

Metody hodowli

		Zastosowanie w hodowli
		rośliny	Zwierząt
Hybrydyzacja	Niepowiązane (krzyżowanie)	Wewnątrzgatunkowe, międzygatunkowe, krzyżowanie międzygatunkowe prowadzące do heterozji w celu uzyskania populacji heterozygotycznych o wysokiej produktywności	Krzyżowanie odległych ras różniących się cechami w celu wytworzenia populacji heterozygotycznych i heterozji. Potomstwo może być bezpłodne
	Blisko związane (endogamia)	Samozapylenie u roślin zapylających krzyżowo poprzez sztuczne tworzenie czystych linii	Krzyżowanie bliskich krewnych w celu wytworzenia homozygotycznych czystych linii o pożądanych cechach
Sztuczna selekcja	masa	Nadaje się do roślin zapylających krzyżowo	Nie dotyczy
	indywidualny	Stosuje się go do roślin samozapylających, izolowane są czyste linie - potomstwo jednego samozapylającego osobnika	Ścisła selekcja dotyczy cech cennych ekonomicznie, wytrzymałości i wyglądu zewnętrznego
Wybór	Eksperymentalna produkcja poliploidów	Służy do uzyskiwania bardziej produktywnych i produktywnych form poliploidów	Nie dotyczy
	Eksperymentalna mutageneza	Służy do pozyskiwania materiału źródłowego do selekcji roślin wyższych i mikroorganizmów

III. Refleksja: Test.

1. W hodowli w celu uzyskania nowych odmian roślin poliploidalnych

a) krzyżują osobniki dwóch czystych linii

b) krzyżowcy z potomstwem

c) pomnożyć zestaw chromosomów

d) zwiększyć liczbę osobników homozygotycznych

2. Hodowla zwierząt praktycznie nie jest stosowana

a) selekcja masowa

b) niepowiązane przejście

c) chów wsobny

d) dobór indywidualny

3. Która z poniższych metod jest stosowana w hodowli roślin i zwierząt?

a) wybór według wyglądu zewnętrznego

b) selekcja masowa

c) otrzymanie poliploidów

d) krzyżowanie organizmów

4. Kiedy w ogrodzie kwitną drzewa owocowe, w ogrodzie umieszcza się ule z pszczołami, więc one

a) sprzyjają przenoszeniu zarodników roślin

b) zniszczyć inne owady - szkodniki ogrodowe

c) zapylają kwiaty roślin uprawnych

d) dać osobie propolis i miód

5. Nazywa się grupę zwierząt najbardziej podobnych pod względem budowy i działania, stworzonych przez człowieka do celów rolniczych

różnorodność

c) rasa

IV. Praca domowa: §27, regulamin s. 109 pytania 1, 2, 3 ustnie.

Twórcze zadanie do wyboru: przygotować raport z pracy rosyjskich naukowców - hodowców

Z historii selekcji.

Zwierzęta - dzikie i domowe.

Rośliny – dzikie i uprawne.

Zwierzęta domowe i rośliny uprawne pojawiły się w okresie prehistorycznym.

Dlaczego człowiek uprawiał rośliny i udomowił zwierzęta?

HODOWLA jest nauką zajmującą się biologicznymi podstawami oraz metodami tworzenia i udoskonalania ras zwierząt, odmian roślin i szczepów mikroorganizmów. Dział rolnictwa zajmujący się rozwojem nowych odmian i mieszańców roślin, ras zwierząt i szczepów mikroorganizmów.

Pobierać:

Zapowiedź:

Aby skorzystać z podglądu prezentacji utwórz konto Google i zaloguj się na nie: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

GENETYCZNE PODSTAWY SELEKCJI 1. Z historii selekcji.2 Nauka o selekcji.3Ogólne metody selekcji.

Z historii selekcji. Zwierzęta - dzikie i domowe. Rośliny – dzikie i uprawne. Zwierzęta domowe i rośliny uprawne pojawiły się w okresie prehistorycznym. ? Dlaczego człowiek uprawiał rośliny i udomowił zwierzęta?

Selekcja - jako nauka SELEKCJA jest nauką badającą biologiczne podstawy oraz metody tworzenia i udoskonalania ras zwierząt, odmian roślin i szczepów mikroorganizmów. Dział rolnictwa zajmujący się rozwojem nowych odmian i mieszańców roślin, ras zwierząt i szczepów mikroorganizmów. RASA, ODMIANA, ODMIANA to sztucznie uzyskane populacje zwierząt, roślin, grzybów i bakterii o cechach niezbędnych człowiekowi.

TEORETYCZNE PODSTAWY SELEKCJI – genetyka. genetyka bada dziedziczność i zmienność. Właściwości organizmów żywych zdeterminowane są przez ich GENOTYP i podlegają zmienności, dlatego rozwój selekcji opiera się na prawach genetyki.

OGÓLNE METODY SELEKCJI SELEKCJA SZTUCZNA. HYBRYDYZACJA. MUTAGENEZA. POLIPLOIDIA.

SZTUCZNA SELEKCJA. - jest to wybór przez człowieka najcenniejszych dla niego osobników zwierząt i roślin danego gatunku, rasy lub odmiany w celu uzyskania od nich potomstwa o pożądanych właściwościach. Karol Darwin położył teoretyczne podstawy tej metody i zidentyfikował dwa kierunki: NIEŚWIADOMOŚĆ i METODYKA (ŚWIADOMOŚĆ)

Sztuczna selekcja pod kątem indywidualnych cech interesujących człowieka. Nieświadoma selekcja prowadzona jest od czasów starożytnych: wybiera się najlepszych i reprodukuje na podstawie cech zewnętrznych. Sztuka metodyczna. Selekcja to celowe tworzenie nowych form roślin uprawnych i zwierząt przy użyciu metod selekcyjnych i różnych technologii.

Hybrydyzacja to proces tworzenia hybryd z dwóch organizmów rodzicielskich, które różnią się genotypem i rozmnażają się płciowo.

HYBRYDYZACJA Wewnątrzgatunkowa (w obrębie tego samego gatunku pomiędzy osobnikami różnych form). Międzygatunkowa lub odległa (między osobnikami różnych gatunków)

HETEROZA, zjawisko wyższości mieszańców pierwszej generacji pod względem szeregu cech nad obiema formami rodzicielskimi, nazywa się MOCĄ HYBRYDY lub HETEROZĄ. - wyższa produktywność w hodowli zwierząt - wyższa wydajność w produkcji roślinnej. - podczas krzyżowania mieszańców F 1 efekt heterozji słabnie i zanika. - hybrydy uzyskane w wyniku hybrydyzacji odległej są często bezpłodne (Muł jest hybrydą konia i osła.)

MUTAGENEZA to proces powstawania zmian dziedzicznych (mutacji) pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych (mutagenów). MUTACJE - naturalne (spontaniczne) - - sztuczne (indukowane) ???????????? ???? Mutacje????????????????

MUTAGENEZA Niektóre mutacje polepszają właściwości organizmu, okazują się interesujące i przydatne dla człowieka i znajdują zastosowanie w hodowli.

MUTAGENEZA

POLYPLODIA to dziedziczna zmiana polegająca na wielokrotnym zwiększeniu haploidalnego zestawu chromosomów. -występuje w wyniku naruszenia rozbieżności chromosomów. -w mitozie lub mejozie pod wpływem czynników środowiskowych. - jonizacja - - niskie temperatury. -substancje chemiczne.

POLYPLODY Duży rozmiar Odporny na niekorzystne warunki. Zwiększona została zawartość wielu cennych dla człowieka substancji. Stosowany w hodowli roślin.

Cechy hodowli roślin

Hodowla roślin Mutageneza eksperymentalna (indukowana) - narażenie na różne promieniowanie w celu wytworzenia mutacji i zastosowanie mutagenów chemicznych.

Wybór roślin. Krzyżowanie wsobne - krzyżowanie form bezpośrednich (brak wspólnych przodków w następnych 4-6 pokoleniach). Chów wsobny, chów wsobny - chów wsobny i wymuszone zapylanie (stosowane do uzyskania czystych linii).

Wybór roślin. rośliny -???????? Uprawia się ponad 3000 gatunków roślin spożywczych. Leczniczy. Włóknisty. Umierający. Techniczny. Olejki eteryczne. ozdobni Przodkowie roślin uprawnych -???????????? Dzikie rośliny.

CELE HODOWLI 1 Zwiększanie plonu odmian i produktywności ras. 2. Poprawa jakości produktu. 3. Zwiększona odporność na choroby i szkodniki. 4. Plastyczność ekologiczna odmian i ras. 5. Przydatność do uprawy i hodowli zmechanizowanej i przemysłowej.

Hodowla roślin Rośliny uprawne nabyły cechy - Nagła (spontaniczna) mutacja. Hybrydyzacja losowa. Poliploidia. Praca ludzka Selekcja Celowa hybrydyzacja - przydatne cechy są utrwalane i mnożone.

Metody hodowli roślin Łączone są różne metody. Główne znaczenie: Mutacje. Spontaniczna i sztuczna hybrydyzacja między różnymi gatunkami. POLIPLODY (rośliny poliploidalne)

N. I. Wawiłow

P.P.LUKYANENKO Praca hodowców.

V. S. PUSTOVOIT Wyhodowano 34 odmiany słonecznika.

1. Struktura nowoczesnej selekcji

2. Teoria procesu selekcji

3. Dobór sztuczny

4. Historia selekcji w Rosji

5. Prywatna selekcja roślin, zwierząt i mikroorganizmów

1. Struktura nowoczesnej selekcji

Selekcja (z łac. Selectio, seligere – selekcja) to nauka o metodach tworzenia wysoce produktywnych odmian roślin, ras zwierząt i szczepów mikroorganizmów.

Nowoczesny wybór to rozległy obszar działalności człowieka, będący fuzją różnych dziedzin nauki, produkcji rolnej i jej złożonego przetwórstwa.

Podczas selekcji zachodzą stabilne dziedziczne transformacje różnych grup organizmów. Według przenośnego wyrażenia N.I. Vavilova: „...selekcja reprezentuje ewolucję kierowaną wolą człowieka”. Wiadomo, że osiągnięcia selekcji były szeroko wykorzystywane przez Karola Darwina w uzasadnianiu podstawowych zasad teorii ewolucji.

Nowoczesna selekcja opiera się na osiągnięciach genetyki i jest podstawą efektywnego, wysoko produktywnego rolnictwa i biotechnologii.

Problemy współczesnej hodowli

Tworzenie nowych i udoskonalanie starych odmian, ras i szczepów o cechach użytecznych ekonomicznie.

Tworzenie zaawansowanych technologicznie, wysoce produktywnych systemów biologicznych, które maksymalnie wykorzystują surowce i zasoby energetyczne planety.

Zwiększanie produktywności ras, odmian i odmian na jednostkę powierzchni w jednostce czasu.

Poprawa właściwości konsumenckich produktów.

Ograniczanie udziału produktów ubocznych i ich kompleksowe przetwarzanie.

Ograniczanie udziału strat spowodowanych szkodnikami i chorobami.

Struktura nowoczesnej selekcji

Doktrynę współczesnej selekcji sformułował nasz wybitny rodak – agronom, botanik, geograf, podróżnik, uznany na arenie międzynarodowej autorytet w dziedzinie genetyki, selekcji, uprawy roślin, odporności roślin, główny organizator nauk rolniczych i biologicznych w naszym kraju – Mikołaj Iwanowicz Wawiłow (1887–1943). Wiele ekonomicznie użytecznych cech ma charakter złożony genotypowo, zdeterminowany połączonym działaniem wielu genów i kompleksów genowych. Konieczne jest zidentyfikowanie tych genów i ustalenie charakteru interakcji między nimi, w przeciwnym razie selekcję można przeprowadzić na ślepo. Dlatego N.I. Wawiłow argumentował, że genetyka jest teoretyczną podstawą selekcji.

NI Wawiłow wyróżnił następujące sekcje selekcji:

1) naukę o początkowych potencjałach odmianowych, gatunkowych i gatunkowych;

2) doktryna zmienności dziedzicznej (wzorce zmienności, doktryna mutacji);

3) badanie roli środowiska w identyfikacji cech odmianowych (wpływ poszczególnych czynników środowiskowych, badanie etapów rozwoju roślin w odniesieniu do hodowli);

4) teoria hybrydyzacji zarówno w obrębie form bliskich, jak i gatunków odległych;

5) teoria procesu selekcji (samozapylacze, zapylacze krzyżowe, rośliny rozmnażające się wegetatywnie i apogamicznie);

6) badanie głównych kierunków pracy hodowlanej, takich jak selekcja pod kątem odporności, właściwości fizjologicznych (mrozoodporność, odporność na suszę, fotoperiodyzm), selekcja pod kątem cech technicznych, składu chemicznego;

7) prywatna selekcja roślin, zwierząt i mikroorganizmów.

Nauki N.I. Wawiłow o ośrodkach pochodzenia roślin uprawnych

Doktryna materiału źródłowego jest podstawą współczesnej selekcji. Materiał źródłowy służy jako źródło dziedzicznej zmienności - podstawa sztucznej selekcji. NI Wawiłow ustalił, że na Ziemi istnieją obszary o szczególnie wysokim poziomie różnorodności genetycznej roślin uprawnych i zidentyfikował główne ośrodki pochodzenia roślin uprawnych (początkowo N.I. Wawiłow zidentyfikował 8 ośrodków, ale następnie zmniejszył ich liczbę do 7). Dla każdego ośrodka zidentyfikowano najważniejsze dla niego uprawy rolne, charakterystyczne dla niego.

1. Centrum tropikalne – obejmuje terytoria tropikalnych Indii, Indochin, południowych Chin i wysp Azji Południowo-Wschodniej. Co najmniej jedna czwarta światowej populacji nadal żyje w tropikalnej Azji. W przeszłości względna populacja tego obszaru była jeszcze większa. Z tego ośrodka pochodzi około jedna trzecia obecnie uprawianych roślin. Jest domem dla roślin takich jak ryż, trzcina cukrowa, herbata, cytryna, pomarańcza, banan, bakłażan, a także dużej liczby tropikalnych upraw owoców i warzyw.

2. Centrum Azji Wschodniej - obejmuje umiarkowane i subtropikalne części środkowych i wschodnich Chin, Korei, Japonii i większości wyspy. Tajwan. Na tym terytorium mieszka także około jedna czwarta światowej populacji. Około 20% światowej flory uprawnej pochodzi z Azji Wschodniej. To miejsce narodzin takich roślin jak soja, proso, persymona i wiele innych roślin warzywnych i owocowych.

3. Centrum Azji Południowo-Zachodniej – obejmuje terytoria wewnętrznej części górskiej Azji Mniejszej (Anatolia), Iranu, Afganistanu, Azji Środkowej i północno-zachodnich Indii. Przylega tu także Kaukaz, którego flora kulturowa, jak wykazały badania, jest genetycznie spokrewniona z Azją Zachodnią. Ojczyzna pszenicy miękkiej, żyta, owsa, jęczmienia, grochu, melona.

Centrum to można podzielić na następujące ogniska:

a) Kaukaski z wieloma oryginalnymi gatunkami pszenicy, żyta i owoców. Dla pszenicy i żyta, jak wykazały badania porównawcze, jest to najważniejsze światowe centrum pochodzenia ich gatunkowego;

b) Azja Zachodnia obejmujący Azję Mniejszą, Wewnętrzną Syrię i Palestynę, Transjordanię, Iran, północny Afganistan i Azję Środkową wraz z chińskim Turkiestanem;

c) Indian północno-zachodnich , który obejmuje oprócz Pendżabu i przyległych prowincji północnych Indii i Kaszmiru także Beludżystan i południowy Afganistan.

Z tego terytorium pochodzi około 15% całej flory kulturowej świata. Skupiają się tu dzicy krewni pszenicy, żyta i różnych europejskich owoców, charakteryzujący się wyjątkową różnorodnością gatunkową. Do dziś możliwe jest prześledzenie dla wielu gatunków ciągłego ciągu od form uprawnych do form dzikich, czyli ustalenie zachowanych powiązań pomiędzy formami dzikimi i uprawnymi.

4. Centrum śródziemnomorskie – obejmuje kraje położone wzdłuż wybrzeży Morza Śródziemnego. To niezwykłe centrum geograficzne, charakteryzujące się w przeszłości największymi starożytnymi cywilizacjami, dało początek około 10% gatunków roślin uprawnych. Należą do nich pszenica durum, kapusta, buraki, marchew, len, winogrona, oliwki i wiele innych roślin warzywnych i pastewnych.

5. Centrum abisyńskie . Ogólna liczba gatunków roślin uprawnych związanych z Abisynią nie przekracza 4% światowej flory uprawnej. Abisynia charakteryzuje się występowaniem wielu gatunków endemicznych, a nawet rodzajów roślin uprawnych. Należą do nich drzewo kawowe, arbuz, zboże teff (Eragrostis abyssinica), osobliwa roślina oleista (Guizolia ahyssinica) i specjalny rodzaj banana.

W obrębie Nowego Świata ustalono uderzająco ścisłą lokalizację dwóch ośrodków specjacji najważniejszych roślin uprawnych.

6. Centrum Środkowoamerykańskie, obejmujący duży obszar Ameryki Północnej, w tym południowy Meksyk. W ośrodku tym można wyróżnić trzy ogniska:

a) Górski Południowy Meksyk,

b) Ameryki Środkowej,

c) Wyspa Zachodnioindyjska.

Około 8% różnych roślin uprawnych pochodzi z centrum Ameryki Środkowej, takich jak kukurydza, słoneczniki, amerykańska bawełna długowłóknista, kakao (drzewo czekoladowe), pewna ilość fasoli, dyniowatych i wiele owoców (guayave, anona i awokado). .

7. Centrum Andyjskie, w Ameryce Południowej, ograniczony do grzbietu Andów. To miejsce narodzin ziemniaków i pomidorów. To stąd pochodzi drzewo chinowe i krzew koki.

Jak widać z listy ośrodków geograficznych, początkowe wprowadzenie do kultury przeważającej liczby roślin uprawnych wiąże się nie tylko z regionami florystycznymi charakteryzującymi się bogatą florą, ale także z cywilizacjami starożytnymi. W przeszłości stosunkowo niewiele roślin wprowadzano do uprawy z dzikiej flory spoza wymienionych głównych ośrodków geograficznych. Siedem wskazanych ośrodków geograficznych odpowiada najstarszym kulturom rolniczym. Południowoazjatyckie centrum tropikalne jest kojarzone z wysoką starożytną kulturą Indii i Indochin. Najnowsze wykopaliska wykazały wielką starożytność tej kultury, synchroniczną z kulturą bliskoazjatycką. Centrum Azji Wschodniej kojarzone jest ze starożytną kulturą Chin, a centrum Azji Południowo-Zachodniej z kulturą starożytnego Iranu, Azji Mniejszej, Syrii, Palestyny ​​i Asyro-Babilonii. Morze Śródziemne było domem dla kultur etruskich, helleńskich i egipskich przez wiele tysiącleci p.n.e. Specyficzna kultura abisyńska ma głębokie korzenie, prawdopodobnie zbiegając się w czasie z kulturą starożytnego Egiptu. W Nowym Świecie centrum Ameryki Środkowej kojarzone jest z wielką kulturą Majów, która przed Kolumbem osiągnęła ogromny sukces w nauce i sztuce. Centrum andyjskie w Ameryce Południowej jest połączone w rozwoju z niezwykłymi cywilizacjami przedInków i Inków.

NI Wawiłow zidentyfikował grupę roślin wtórnych, które wywodzą się z chwastów: żyto, owies itp. N.I. Wawiłow ustalił, że „ważnym punktem przy ocenie materiału do selekcji jest obecność w nim różnych form dziedzicznych”. NI Wawiłow wyróżnił następujące grupy odmian początkowych: odmiany lokalne, odmiany zagraniczne i zagraniczne. Opracowując teorię wprowadzenia (realizacji) odmian obcych i odmian obcych, „należy odróżnić pierwotne ośrodki formacyjne od wtórnych”. Na przykład w Hiszpanii odkryto „wyjątkowo dużą liczbę odmian i gatunków pszenicy”, co można jednak wytłumaczyć „przyciąganiem tu wielu gatunków z różnych ognisk”. NI Wawiłow przywiązywał dużą wagę do nowych form hybrydowych. Różnorodność genów i genotypów w materiale źródłowym N.I. Wawiłow nazwał potencjał genetyczny materiału źródłowego.

Rozwój nauk N.I. Wawiłow o ośrodkach pochodzenia roślin uprawnych.

Niestety wiele pomysłów N.I Wawiłow nie był odpowiednio doceniany przez współczesnych. Dopiero w drugiej połowie XX wieku na Filipinach, w Meksyku, Kolumbii i innych krajach powstały duże ośrodki ochrony puli genowej roślin uprawnych i ich dzikich krewnych.

W drugiej połowie XX wieku. pojawiły się nowe dane na temat rozmieszczenia roślin uprawnych. Biorąc pod uwagę te dane, akademik P.M. Żukowski rozwinął nauki N.I. Wawiłowa o ośrodkach pochodzenia roślin uprawnych. Stworzył teorię megacentrów (centrów genetycznych lub ośrodków genowych), łączącą pierwotne i wtórne centra pochodzenia roślin uprawnych, a także niektórych ich dzikich krewnych. W swojej książce „Światowa pula genów roślin do hodowli” (1970) P.M. Żukowski zidentyfikował 12 megacentrów: chińsko-japońskie, indonezyjsko-indochińskie, australijskie, hinduskie, środkowoazjatyckie, zachodnioazjatyckie, śródziemnomorskie, afrykańskie, eurosyberyjskie, środkowoamerykańskie, południowoamerykańskie, północnoamerykańskie. Wymienione megacentra zajmują rozległe obszary geograficzne (przykładowo całe terytorium Afryki Subsaharyjskiej zaliczane jest do Centrum Afrykańskiego). W tym samym czasie P. M. Żukowski zidentyfikował 102 centra mikrogenów, w których znaleziono poszczególne formy roślin. Na przykład kolebką groszku cukrowego, popularnej rośliny ozdobnej, jest ks. Sycylia; Z niektórych regionów Gruzji pochodzą unikalne formy pszenicy, w szczególności pszenica Zanduri, która jest ponadgatunkowym kompleksem odpornym na wiele chorób grzybowych (dodatkowo wśród tych pszenicy stwierdzono formy wykazujące cytoplazmatyczną męskosterylność).

Prawo szeregów homologicznych

Systematyzując doktrynę materiału źródłowego, N.I. Wawiłow sformułował prawo szeregów homologicznych (1920):

1. Gatunki i rodzaje genetycznie bliskie charakteryzują się podobnym ciągiem dziedzicznej zmienności z taką regularnością, że znając szereg form w obrębie jednego gatunku można przewidzieć obecność form równoległych u innych gatunków i rodzajów. Im bliżej rodzajów i gatunków są genetycznie umiejscowione w ogólnym systemie, tym pełniejsze jest podobieństwo w szeregu ich zmienności.

2. Całe rodziny roślin charakteryzują się na ogół pewnym cyklem zmienności obejmującym wszystkie rodzaje i gatunki tworzące rodzinę.

Zgodnie z tym prawem gatunki i rodzaje genetycznie bliskie mają bliskie geny, które dają podobny ciąg wielu alleli i wariantów cechy.

Teoretyczne i praktyczne znaczenie prawa szeregów homologicznych:

NI Wawiłow wyraźnie rozróżnił zmienność wewnątrzgatunkową i międzygatunkową. Jednocześnie gatunek uznawano za integralny, historycznie rozwinięty system.

NI Wawiłow wykazał, że zmienność wewnątrzgatunkowa nie jest nieograniczona i podlega pewnym wzorcom.

Prawo serii homologicznych dostarcza hodowcom wskazówek, pozwalając im przewidzieć możliwe warianty cech.

N.I. Vavilov jako pierwszy przeprowadził ukierunkowane poszukiwania rzadkich lub zmutowanych alleli w populacjach naturalnych i populacjach roślin uprawnych. Obecnie poszukiwania zmutowanych alleli w dalszym ciągu zwiększają produktywność szczepów, odmian i ras.

Identyfikacja poziomu różnorodności biologicznej i jej ochrona

Aby znaleźć centra różnorodności i bogactwa form roślinnych, N.I. Wawiłowa liczne wyprawy, które odbyły się w latach 1922...1933. odwiedził 60 krajów świata i 140 regionów naszego kraju.

Warto podkreślić, że poszukiwania roślin uprawnych i ich dzikich krewnych nie odbywały się na ślepo, jak w większości krajów, w tym w Stanach Zjednoczonych, ale opierały się na harmonijnej, ścisłej teorii ośrodków pochodzenia roślin uprawnych, opracowanej przez N.I. Wawiłow. Jeśli przed nim botanicy-geografowie poszukiwali „ogólnej” ojczyzny pszenicy, to Wawiłow poszukiwał ośrodków pochodzenia poszczególnych gatunków i grup gatunków pszenicy w różnych regionach globu. W tym przypadku szczególnie istotne było określenie obszarów naturalnego rozmieszczenia (obszarów) odmian danego gatunku oraz określenie ośrodka największego zróżnicowania jego form (metoda botaniczno-geograficzna). Aby ustalić geograficzne rozmieszczenie odmian i ras roślin uprawnych oraz ich dzikich krewnych, N.I. Wawiłow studiował ośrodki starożytnej kultury rolniczej, których początek widział w górzystych regionach Etiopii, Azji Zachodniej i Środkowej, Chinach, Indiach, w Andach Ameryki Południowej, a nie w szerokich dolinach dużych rzek - Nilu , Ganges, Tygrys i Eufrat, jak wcześniej twierdzili naukowcy.

W wyniku wypraw zebrano cenny zasób światowych zasobów roślinnych, liczący ponad 250 000 próbek. Podobna kolekcja powstała w USA, jednak była znacznie gorsza od kolekcji Wawiłowa zarówno pod względem liczby okazów, jak i składu gatunkowego.

Próbki pobrane pod kierunkiem N.I. Wawiłowa, były przechowywane w Leningradzie w Ogólnounijnym Instytucie Uprawy Roślin (VIR), stworzonym przez N.I. Wawiłowa w 1930 r. na bazie Ogólnounijnego Instytutu Botaniki Stosowanej i Nowych Upraw (dawniej Zakładu Botaniki Stosowanej i Selekcji, a jeszcze wcześniej Biura Botaniki Stosowanej). Podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej, podczas oblężenia Leningradu, pracownicy VIR pełnili całodobową służbę przy zbieraniu nasion zbóż. Wielu pracowników VIR zmarło z głodu, ale bezcenne bogactwo gatunkowe i odmianowe, z którego hodowcy na całym świecie do dziś czerpią materiał do tworzenia nowych odmian i mieszańców, zostało zachowane.

W drugiej połowie XX w. organizowano nowe wyprawy w celu pobrania próbek w celu uzupełnienia zbiorów VIR; Obecnie w zbiorze tym znajduje się aż 300 tys. okazów roślin należących do 1740 gatunków.

Aby przechowywać materiał źródłowy w formie żywej, stosuje się różnorodne nasadzenia: szkółki zbiorowe, lęgowiska zbiorcze, lęgowiska i plantacje produkcyjne. Aby zabezpieczyć pobrane próbki, stosuje się różnorodne metody: przechowywanie nasion z okresowym dosiewem, przechowywanie zamrożonych próbek (sadzonki, pąki), utrzymywanie kultur komórek tkankowych. W 1976 roku w Kubaniu utworzono Krajową Przechowalnię Nasion dla puli genów VIR, mogącą pomieścić 400 tys. próbek. W tym magazynie nasiona przechowywane są w ściśle określonej temperaturze, co pozwala na utrzymanie ich kiełkowania i zapobiega kumulacji mutacji m.in. w temperaturze ciekłego azotu (–196°C).

Systematyczne badania światowych zasobów roślinnych najważniejszych roślin uprawnych radykalnie zmieniły rozumienie składu odmianowego i gatunkowego nawet tak dobrze zbadanych roślin uprawnych, jak pszenica, żyto, kukurydza, bawełna, groch, len i ziemniaki. Spośród gatunków i wielu odmian tych roślin uprawnych przywiezionych z wypraw prawie połowa okazała się nowa, nieznana jeszcze nauce. Zgromadzony bogaty zbiór jest dokładnie badany przy użyciu najnowocześniejszych metod selekcji, genetyki, biotechnologii, a także przy pomocy upraw geograficznych.

Zmniejszająca się różnorodność genetyczna na poziomie populacji jest znakiem naszych czasów

Wiele współczesnych odmian roślin (rośliny strączkowe, drzewa kawowe itp.) pochodzi od kilku założycieli. Setki ras zwierząt domowych są na skraju wyginięcia. Na przykład rozwój przemysłowej hodowli drobiu doprowadził do gwałtownego zmniejszenia składu rasowego kurcząt na całym świecie: tylko 4...6 z 600 znanych ras i odmian jest najbardziej rozpowszechnionych. Ta sama sytuacja jest typowa dla innych gatunków rolniczych. Istotną rolę w procesie zmniejszania poziomu różnorodności odgrywa rolnictwo irracjonalne, które ignoruje ukształtowaną ewolucyjnie systemową organizację zarówno populacji naturalnych, jak i rolniczych, ich naturalny podział na odmienne genetycznie subpopulacje. Pomysły N.I. Idee Wawilowa dotyczące potrzeby identyfikacji i zachowania różnorodności zostały rozwinięte w pracach A.S. Serebrovsky, S.S. Chetverikov i inni krajowi naukowcy. Metody hodowli mające na celu zachowanie różnorodności biologicznej zostaną omówione poniżej.

Obecnie za materiał wyjściowy do selekcji uznaje się:

Odmiany i rasy obecnie uprawiane i hodowane.

Odmiany i rasy, które wyszły z produkcji, ale mają dużą wartość genetyczną i hodowlaną w określonych parametrach.

Odmiany lokalne i rasy rodzime.

Dzicy krewni roślin uprawnych i zwierząt domowych: gatunki, podgatunki, ekotypy, odmiany, formy.

Dzikie gatunki roślin i zwierząt, które są obiecujące do wprowadzenia do kultury i udomowienia. Wiadomo, że obecnie uprawia się jedynie 150 gatunków roślin rolniczych i 20 gatunków zwierząt domowych. Zatem ogromny potencjał gatunkowy dzikich gatunków pozostaje niewykorzystany.

Eksperymentalnie stworzone linie genetyczne, sztucznie uzyskane hybrydy i mutanty.

Obecnie powszechnie przyjmuje się, że jako materiał źródłowy należy wykorzystywać zarówno materiały źródłowe lokalne, jak i zagraniczne. Materiał źródłowy powinien być odpowiednio zróżnicowany: im większa jego różnorodność, tym większa możliwość wyboru. Jednocześnie materiał źródłowy powinien być jak najbliżej idealnego obrazu (modelu) wyniku selekcji - odmiany, rasy, szczepu (patrz poniżej). Obecnie trwają poszukiwania zmutowanych alleli w celu zwiększenia produktywności odmian, ras i szczepów.

Indukowana mutageneza.

Eksperymentalne wytwarzanie mutacji u roślin i mikroorganizmów oraz ich zastosowanie w hodowli

Skutecznymi sposobami uzyskania materiału wyjściowego są metody indukowana mutageneza – sztuczne wytwarzanie mutacji. Mutageneza indukowana umożliwia uzyskanie nowych alleli, których w przyrodzie nie można wykryć. W ten sposób otrzymywano np. wysokoproduktywne szczepy mikroorganizmów (producentów antybiotyków), karłowate odmiany roślin o zwiększonej wczesnej dojrzałości itp. Uzyskane eksperymentalnie mutacje w roślinach i mikroorganizmach wykorzystywane są jako materiał do sztucznej selekcji. W ten sposób uzyskano wysokoproduktywne szczepy mikroorganizmów (producentów antybiotyków), odmiany roślin karłowatych o zwiększonej wczesności dojrzałości itp.

Aby uzyskać indukowane mutacje w roślinach, stosuje się mutageny fizyczne (promieniowanie gamma, promieniowanie rentgenowskie i ultrafioletowe) oraz specjalnie stworzone supermutageny chemiczne (na przykład N-metylo-N-nitromocznik).

Dawkę mutagenów dobiera się tak, aby nie więcej niż 30...50% leczonych obiektów zginęło. Przykładowo przy stosowaniu promieniowania jonizującego taka dawka krytyczna waha się od 1...3 do 10...15, a nawet 50...100 kilorentgenów. Przy stosowaniu mutagenów chemicznych stosuje się ich roztwory wodne o stężeniu 0,01...0,2%; czas realizacji – od 6 do 24 godzin i więcej.

Przetwarzaniu poddaje się pyłek, nasiona, sadzonki, pąki, sadzonki, cebule, bulwy i inne części roślin. Rośliny wyhodowane z zaprawionych nasion (pąki, sadzonki itp.) są oznaczone symbolem M1 (pierwsza generacja mutantów). W przypadku M1 selekcja jest trudna, ponieważ większość mutacji ma charakter recesywny i nie objawia się fenotypem. Ponadto wraz z mutacjami często stwierdza się zmiany niedziedziczne: fenokopie, teraty, morfozy.

Dlatego izolacja mutacji rozpoczyna się w M2 (drugie pokolenie mutantów), kiedy pojawi się przynajmniej część mutacji recesywnych, a prawdopodobieństwo utrzymywania się zmian niedziedzicznych maleje. Zazwyczaj selekcja trwa przez 2...3 pokolenia, chociaż w niektórych przypadkach potrzeba aż do 5...7 pokoleń, aby wyeliminować zmiany niedziedziczne (takie niedziedziczne zmiany, które utrzymują się przez kilka pokoleń, nazywane są modyfikacjami długoterminowymi). .

Powstałe zmutowane formy albo bezpośrednio dają początek nowej odmianie (na przykład pomidory karłowate z żółtymi lub pomarańczowymi owocami), albo są wykorzystywane w dalszych pracach hodowlanych.

Jednak zastosowanie mutacji indukowanych w hodowli jest nadal ograniczone, ponieważ mutacje prowadzą do zniszczenia historycznie ustalonych kompleksów genetycznych. U zwierząt mutacje prawie zawsze prowadzą do zmniejszenia żywotności i/lub niepłodności. Do nielicznych wyjątków należy jedwabnik, u którego prowadzono intensywne prace hodowlane przy użyciu auto- i allopoliploidów (B.L. Astaurov, V.A. Strunnikov).

Mutacje somatyczne. W wyniku indukowanej mutagenezy często otrzymuje się częściowo zmutowane rośliny (organizmy chimeryczne). W tym przypadku mówią o mutacjach somatycznych (nerkowych). Wiele odmian roślin owocowych, winogron i ziemniaków to mutanty somatyczne. Odmiany te zachowują swoje właściwości, jeśli rozmnaża się je wegetatywnie, na przykład poprzez szczepienie pąków (sadzonek) traktowanych mutagenami w koronie roślin niezmutowanych; W ten sposób rozmnaża się na przykład bezpestkowe pomarańcze.

Poliploidia. Jak wiadomo, termin „poliploidia” jest używany w odniesieniu do szerokiej gamy zjawisk związanych ze zmianami liczby chromosomów w komórkach.

Autopoliploidia reprezentuje wielokrotne powtórzenia tego samego zestawu chromosomów (genomu) w komórce. Autopoliploidii często towarzyszy wzrost wielkości komórek, ziaren pyłku i ogólnej wielkości organizmów. Przykładowo osika triploidalna osiąga gigantyczne rozmiary, jest trwała, a jej drewno jest odporne na gnicie. Wśród roślin uprawnych powszechne są zarówno triploidy (banany, herbata, buraki cukrowe), jak i tetraploidy (żyto, koniczyna, gryka, kukurydza, winogrona, a także truskawki, jabłonie, arbuzy). Niektóre odmiany poliploidalne (truskawki, jabłka, arbuzy) reprezentowane są zarówno przez triploidy, jak i tetraploidy. Autopoliploidy charakteryzują się zwiększoną zawartością cukru i zwiększoną zawartością witamin. Pozytywne skutki poliploidii wiążą się ze wzrostem liczby kopii tego samego genu w komórkach, a co za tym idzie, wzrostem dawki (stężenia) enzymów. Z reguły autopoliploidy są mniej płodne w porównaniu do diploidów, ale spadek płodności jest zwykle z nadwyżką kompensowany przez wzrost wielkości owocu (jabłoń, grusza, winogrono) lub zwiększoną zawartość niektórych substancji (cukrów, witamin ). Jednocześnie w niektórych przypadkach poliploidia prowadzi do zahamowania procesów fizjologicznych, zwłaszcza przy bardzo wysokich poziomach ploidii. Na przykład pszenica z 84 chromosomami jest mniej wydajna niż pszenica z 42 chromosomami.

Allopoliploidia – Jest to połączenie różnych zestawów chromosomów (genomów) w komórce. Allopoliploidy często uzyskuje się poprzez hybrydyzację odległą, czyli krzyżowanie organizmów należących do różnych gatunków. Takie hybrydy są zwykle bezpłodne (w przenośni nazywane są „mułami roślinnymi”), jednak podwajając liczbę chromosomów w komórkach, można przywrócić ich płodność (płodność). W ten sposób uzyskano mieszańce pszenicy i żyta (pszenżyta), śliwki wiśniowej i tarniny, jedwabnika morwowego i mandarynkowego.

Poliploidię w hodowli wykorzystuje się do osiągnięcia następujących celów:

Uzyskanie form wysoce produktywnych, które można bezpośrednio wprowadzić do produkcji lub wykorzystać jako materiał do dalszej selekcji;

Przywracanie płodności mieszańców międzygatunkowych;

Przeniesienie form haploidalnych na poziom diploidalny.

W warunkach eksperymentalnych powstawanie komórek poliploidalnych może być spowodowane ekspozycją na ekstremalne temperatury: niską (0...+8°C) lub wysoką (+38...+45°C), a także obróbką organizmów lub ich części (kwiaty, nasiona lub siewki roślin, jaja lub zarodki zwierzęce) trucizny mitotyczne. Do trucizn mitotycznych zalicza się: kolchicynę (alkaloid jesiennego krokusa – słynnej rośliny ozdobnej), chloroform, hydrat chloralu, winblastynę, acenaften itp.

Wybór to nauka o tworzeniu nowych i ulepszaniu istniejących ras zwierząt, odmian roślin i szczepów mikroorganizmów. Teoretyczną podstawą selekcji jest genetyka.

Zadania selekcyjne :

Zwiększanie produktywności roślin, zwierząt i mikroorganizmów

Hodowla nowych ras, odmian, szczepów

Zapewnienie maksymalnej produkcji przy minimalnych kosztach

Aby rozwiązać te problemy, konieczne jest:

Znajomość wzorców dziedziczenia cech

Badanie zmienności dziedzicznej

Badanie zmienności modyfikacji (wpływ środowiska na rozwój cech)

Badanie różnorodności odmianowej, gatunkowej i gatunkowej roślin uprawnych

Rozwój strategii i metod sztucznej selekcji

Rasy zwierząt, odmiany roślin i szczepy mikroorganizmów to populacje organizmów sztucznie stworzone przez człowieka, posiadające charakterystyczny zestaw cech utrwalonych dziedzicznie (produkcyjność). Szczepy - potomstwo jednej komórki, czysta kultura, ale jednocześnie z jednej komórki można uzyskać różne szczepy.

Często rośliny uprawne i zwierzęta domowe nie mogą żyć bez ludzi, ponieważ w wyniku selekcji organizmom zaszczepiono cechy korzystne dla ludzi, ale szkodliwe dla samych organizmów.

W Rosji uważa się założyciela selekcji Nikołaj Wawiłow .

Zainstalowano 8 ośrodków pochodzenia uprawiał rośliny uprawne, gdyż podczas wypraw badał ich różnorodność i dzikich przodków w różnych miejscach globu.

Formułowane prawo szeregów homologicznych dziedziczność i zmienność: gatunki i rodzaje genetycznie bliskie charakteryzują się podobnym szeregiem zmienności genetycznej. Wiedząc, jakie formy zmienności obserwuje się u jednego gatunku, można przewidzieć odkrycie podobnych form u gatunku pokrewnego. Dzieje się tak dlatego, że pokrewne gatunki wyewoluowały od wspólnego przodka w wyniku doboru naturalnego. Oznacza to, że potomkowie odziedziczyli od niego w przybliżeniu ten sam zestaw genów, a powstałe mutacje powinny być podobne.

Prawo dotyczy roślin i zwierząt: bielactwo i brak piór u ptaków; albinizm i bezwłosość u ssaków. U roślin paralelizm obserwuje się w postaci nagich i błoniastych ziaren, kłosów markizowanych i bezogonowych.

W hodowli i rolnictwie pozwala to znaleźć u pokrewnych gatunków cechę charakterystyczną, której nie ma u jednego, ale występuje u innych. Medycyna otrzymuje materiał do swoich badań, gdyż możliwe jest badanie chorób człowieka na zwierzętach z chorobami homologicznymi. Na przykład cukrzyca u szczurów, wrodzona głuchota u myszy, zaćma u psów itp.

Hybrydyzacja

Proces otrzymywania mieszańców polega na łączeniu materiału genetycznego różnych komórek i organizmów. Hybrydy można uzyskać podczas procesu płciowego, łącząc komórki somatyczne. Hybrydyzacja: międzygatunkowa i wewnątrzgatunkowa (pokrewna i niepowiązana)

1) Chów wsobny - chów wsobny organizmów o wspólnych przodkach. Charakterystyka roślin samozapylających i zwierząt hermafrodytycznych.

Trudne - skrzyżowanie bliskich krewnych: matki i syna, brata i siostry

Miękkie - krzyżowanie spokrewnionych organizmów w 4 i kolejnych pokoleniach

Z każdym pokoleniem wzrasta homozygotyczność mieszańców, a ponieważ wiele jest szkodliwych mutacje są w genach recesywnych; manifestują się w stanie homozygotycznym. Konsekwencją chowu wsobnego jest osłabienie i degeneracja potomstwa. Chów wsobny produkuje czyste linie , rzadkie pożądane cechy są stałe.

2) Krzyżowanie - niepowiązane krzyżowanie organizmów, bez powiązań rodzinnych w ciągu ostatnich 6 pokoleń. Jest to skrzyżowanie przedstawicieli tego samego gatunku, ale różnych linii, odmian, ras. Służą do łączenia cennych właściwości różnych linii, w celu zwiększenia żywotności linii rasowych lub odmianowych, co pomaga zapobiegać ich degeneracji.

Heteroza - zjawisko, w którym pierwsza generacja mieszańców zwiększyła produktywność i żywotność w porównaniu z formami rodzicielskimi.

Pełną manifestację heterozy obserwuje się tylko w pierwszym pokoleniu, ponieważ większość alleli staje się heterozygotyczna. Następnie stopniowo przechodzą w stan homozygotyczny i efekt heterozji słabnie. Jest stosowany w rolnictwie, ponieważ w hodowli roślin zawsze utrzymuje się czyste linie. Heteroza roślin może mieć charakter reprodukcyjny, somatyczny i adaptacyjny.

4) Hybrydyzacja odległa lub międzygatunkowa - skrzyżowanie dwóch osobników różnych gatunków. Służy do łączenia cennych cech osobników różnych gatunków. W ten sposób otrzymano mieszańce: pszenica i trawa pszeniczna, żyto i pszenica = pszenżyto, wiśnia i czeremcha = ceropadus, bieługa i sterlet = bester, ogier i osioł = osłomuł, fretka i norka = honorik, zając zając i biały zając = mankiet.

Dzikie owce argali i owce merynosów z cienkiej wełny = arharomerinos

Klacz i osioł = muł, wytrzymały, mocny, sterylny, o długiej żywotności i zwiększonej witalności.

Problem - bezpłodność mieszańce międzygatunkowe. Dzieje się tak dlatego, że różne gatunki mają różną liczbę i strukturę chromosomów, przez co koniugacja i proces segregacji chromosomów podczas mejozy zostaje zakłócony.

Pokonanie niepłodności u mieszańców zwierzęcych jest szczególnie trudne. W 1924 r Karpieczenko stworzył hybrydę kapusty i rzodkiewki i po raz pierwszy tą metodą pokonał niepłodność poliplodyzacja . Skrzyżował rzodkiewkę i kapustę (2 n -18; n -9 HR-m). Jednak podczas mejozy chromosomy nie łączyły się ani nie rozdzielały; hybrydy były bezpłodne. Następnie, stosując kolchicynę, która blokuje tworzenie mikrotubul wrzecionowych, Karpechenko podwoił zestaw chromosomów mieszańców do tetraploidalnych (4 n -36, 2 n -18). W rezultacie możliwa stała się koniugacja, tworzenie gamet i przywrócenie płodności.

Dzięki inżynierii komórkowej możliwe stało się wytwarzanie hybryd u zwierząt.

Wybór

Sztuczny wybór - tworzenie nowych ras i odmian poprzez systematyczne zachowanie i reprodukcję osobników o określonych cechach. Początkowo selekcja odbywała się nieświadomie: człowiek dokonywał jej od początków udomowienia zwierząt. Współczesna selekcja prowadzona jest świadomie, w oparciu o wiedzę z zakresu selekcji i genetyki, czyli praw dziedziczności i zmienności.

Podstawy teoretyczne przedstawił Karol Darwin. Udowodnił, że odmiany i rasy mają jednego wspólnego przodka i nie są gatunkami niezależnymi. Człowiek stworzył odmiany i rasy zgodnie ze swoimi własnymi interesami, często ze szkodą dla żywotności zwierząt.

- masywny mające na celu zachowanie grupy. Stosowany głównie do mikroorganizmów i roślin zapylanych krzyżowo. Selekcja odbywa się wg fenotyp , tym samym pożądana cecha jest coraz bardziej rozwinięta.

- indywidualny mające na celu ochronę jednostek. Służy do samozapylenia roślin (uzyskania czystych linii) i zwierząt. Ponieważ okres produkowania potomstwa u zwierząt jest dość długi, selekcję przeprowadza się zgodnie z genotyp pojedyncze osobniki pozostawia się do reprodukcji.

Mutageneza

Mutageneza to wytwarzanie mutacji przy użyciu czynników fizycznych i chemicznych. Na przykład metoda poliplodyzacja , którego efekt osiąga się przez ekspozycję na truciznę kolchicynę, która niszczy włókna wrzeciona.

Cechy selekcji

1) Rośliny

Typowe jest rozmnażanie płciowe i bezpłciowe; stosuje się selekcję masową na podstawie fenotypu. Różne formy hybrydyzacji. Poliploidię stosuje się w celu zwiększenia odporności odmian i przezwyciężenia bezpłodności mieszańców.

Miczurin – metoda mentorska : ukierunkowany wpływ rośliny rodzicielskiej na właściwości młodego mieszańca po szczepieniu.

Cechy selekcji zwierząt

Zwierzęta rozmnażają się wyłącznie płciowo, co znacznie ogranicza metody selekcji. Głównymi metodami są selekcja indywidualna i różne formy hybrydyzacji. W rolnictwie wykorzystuje się zjawisko heterozji i sztucznej inseminacji.

Astaurow - jedwabnik poprzez poliplodyzację.

Iwanow – Ukraińska biała świnia stepowa w wyniku hybrydyzacji międzygatunkowej

Cechy selekcji drobnoustrojów

Genom bakterii jest haploidalny, reprezentowany przez jedną kolistą cząsteczkę DNA, więc wszelkie mutacje pojawiają się już w pierwszym pokoleniu. Jednak bardzo wysoki wskaźnik reprodukcji ułatwia poszukiwanie mutantów. Głównymi metodami są eksperymentalna sztuczna mutageneza i selekcja najbardziej produktywnych szczepów. W ten sposób uzyskano szczep grzyba penicillium, którego produktywność wzrosła kilkukrotnie.

Nowoczesne dodatkowe metody hodowli .

1. Sztuczne zapłodnienie.

2. Hormonalna superowulacja.

3. Przeszczep zarodka.

Poglądy Darwina

Darwin badał metody hodowli nowych ras i ustalone etapy: hodowca wybiera osobniki o potrzebnych mu cechach; otrzymuje od nich potomstwo; wybiera osobniki, u których pożądana cecha jest lepiej wyrażona. Po kilku pokoleniach cecha zostaje utrwalona, ​​staje się stabilna i powstaje nowa rasa lub odmiana.
Zatem wybór opiera się na następujących czynnikach:

1. Początkowa różnorodność jednostki, czyli jej naturalna zmienność.

2. Przekazywanie cech przez dziedziczenie.

3. Dobór sztuczny.

Wypełnij wniosek, aby przygotować się do Unified State Exam z biologii lub chemii

Krótki formularz opinii