0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему теоретической основой селекции является генетика

§ 34. Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов

Подробное решение Праграф § 34 по биологии для учащихся 9 класса, авторов В.В. Пасечник, А.А. Каменский, Е.А. Криксунов

1. Для чего ведутся селекционные работы?

Селекционные работы ведутся для создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.

2. Приведите примеры пород животных, выведенных человеком.

Например, породы собак: бультерьер, бульдог, кокер-спаниель, овчарка, боксёр, гончая, колли, мопс, пекинес, пудель, ротвейлер, чау-чау, шарпей и др.

3. Приведите примеры сортов растений, полученных человеком.

Современные селекционеры вывели огромное количество самых разных сортов томатов. Известны, например, «Белый налив», «Бычье сердце», «Андромеда», «Адмиралтейский», «Невские», «Драгоценность», «Сибирские скороспелые», «Ракета», «Де Барао» и др.

Вопросы

1. Почему теоретической основой селекции является генетика?

Теоретической основой селекции является генетика, так как именно знание ее законов позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов.

2. Перечислите методы селекционной работы.

Основными методами селекции организмов являются гибридизация, отбор, близкородственное скрещивание, межвидовая гибридизация, искусственный мутагенез.

3. Чем массовый отбор отличается от индивидуального?

При массовом отборе из потомства берут растения или животных с нужными признаками и снова скрещивают их между собой, получая гибриды второго поколения. Среди них опять производят массовый отбор особей с нужными признаками и т. д. Массовый отбор обычно применяют для перекрёстноопыляемых растений и для животных.

При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с интересующим человека признаком и получают от неё потомство. Такой метод, естественно, не может

применяться при селекции животных, которые размножаются половым путём.

4. Что такое гетерозис?

Гетерозис— явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы.

Вопросы для обсуждения на семинаре

1. Почему выведение новых и улучшение существующих пород и сортов — важное государственное дело, имеющее большое экономическое и народнохозяйственное значение?

Быстрый рост народонаселения привел к тому, что его потребности существенно стали опережать производство сельскохозяйственной продукции. Такие условия приводят к необходимости повышения продуктивности растений и животных, снижения затрат искусственной энергии на выращивание единицы продукции. Без селекции эту проблему решить невозможно.

Одним из примеров возрастания роли селекции могут служить расчеты ученых США, показывающие, что сокращение вегетационного периода хлопчатника до 120 дней (вместо 160-180) позволит снизить расход удобрений на 80 %, воды на орошение — на 50 и инсектицитов (препаратов против вредителей и болезней) — на 75 %. При этом себестоимость единицы урожая уменьшится на 43 %.

Селекционное улучшение сельскохозяйственных культур — это важнейший фактор повышения урожайности. По оценкам ученых, в послевоенный период селекция обеспечила половину прироста сельскохозяйственной продукции, в первую очередь зерновых культур.

2. Почему считают, что именно селекция должна стать наиболее эффективным средством обеспечения устойчивых урожаев и высокой продуктивности сельскохозяйственных растений и животных?

Селекция позволяет выводить новые сорта, породы, штаммы гораздо быстрее, чем аналогичные процессы происходят в природе.

3. Почему исходный материал местного происхождения представляет большую ценность для селекционной работы?

Являясь продуктом естественного и примитивного искусственного отбора, проводимого в течение десятков и сотен поколений, такие сорта отличаются хорошей приспособленностью к местным климатическим и широтным условиям и высокой устойчивостью к местным расам возбудителей болезней и вредителям.

Благодаря большому разнообразию морфологических, биологических, биохимических и других признаков и хорошей приспособленности к почвенным и климатическим особенностям зоны выращивания местные сорта являются ценным исходным материалом для селекции. В недалеком прошлом местные сорта послужили хорошим исходным материалом для выведения многих широко распространенных сортов таких важнейших овощных культур, как капуста белокочанная, лук репчатый, огурец и др.

4. Каково значение районирования сельскохозяйственных культур в условиях нашей страны?

Влияние различных свойств природной среды, создающих неодинаковые условия в разных районах для развития сельского хозяйства, обнаруживается в показателях урожайности, в уровнях необходимых производственных затрат и в хозяйственной эффективности производства тех или др. продуктов. Однако соотношения этих показателей в разных местностях не могут рассматриваться как простое отражение различий их природных условий, поскольку возделываемые растения развиваются в среде, в той или иной степени изменяемой агротехническими и мелиоративными приёмами. В разных же типах природной среды в силу самых различных её свойств оказываются экономически возможными и целесообразными разные способы их с.-х. использования.

Поэтом большое теоретическое и практическое значение приобретают научные исследования районирования территории России для повышения эффективности возделывания сельскохозяйственных культур, которые различаются качеством почв, сравнительной их пригодностью для возделывания отдельных культур, агроклиматом, направленностью работ по повышению плодородия и продуктивности земель. Во многих странах определяющим фактором размещения отраслей растениеводства все больше являются природные условия, используется принцип максимальной концентрации производства того или иного продукта на территории, где высокое почвенное плодородие и агроклиматические условия позволяют получать его с низкими издержками производства.

Генетика теоретическая основа селекции

Генетика – теоретическая основа селекции. Селекция. Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Основные методы селекции: гибридизация, искусственный отбор

Селекция (от Латинского selectio, seligere – отбор) – это наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI–XVII вв. отбор происходил бессознательно, то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

Читать еще:  Что делать если дергается глаз

Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию (скрещивание), скрещивая растения с желательными признаками и, в дальнейшем, отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно.

Современная селекция – это обширная область человеческой деятельности, которая представляет собой сплав различных отраслей науки, производства сельскохозяйственной продукции и ее комплексной переработки. В ходе селекции происходят устойчивые наследственные преобразования различных групп организмов. По образному выражению Н.И. Вавилова, «…селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека». Известно, что достижения селекции широко использовал Ч. Дарвин при обосновании основных положений эволюционной теории. Современная селекция базируется на достижениях генетики и является основой эффективного высокопродуктивного сельского хозяйства и биотехнологии.

Задачи современной селекции

– Создание новых и совершенствование старых сортов, пород и штаммов с хозяйственно-полезными признаками.

– Создание технологичных высокопродуктивных биологических систем, максимально использующих сырьевые и энергетические ресурсы планеты.

– Повышение продуктивности пород, сортов и штаммов с единицы площади за единицу времени.

– Повышение потребительского качества продукции.

– Уменьшение доли побочных продуктов и их комплексная переработка.

– Уменьшение доли потерь от вредителей и болезней.

Наибольший вклад в изучение разнообразия культурных растений внёс русский селекционер Н.И. Вавилов.

« Мне не жалко отдать жизнь ради самого малого в науке…»

Н.И. Вавилов родился 26 ноября 1887 г. в Москве. Ко времени окончания коммерческого училища он уже твердо знал, что будет биологом. В 1906 г. Николай Иванович поступил в Московский сельскохозяйственный институт. Уже в студенческие годы начали проявляться его замечательные качества.

Н.И. Вавилов летом 1910 г. прошел агрономическую практику на Полтавской опытной станции, получив, по собственному признанию, «импульс для всей дальнейшей работы». По окончании института Н.И. Вавилов был оставлен для подготовки к профессорскому званию на кафедре частного земледелия. Он был прикомандирован на селекционную станцию института, где начал исследование по иммунитету культурных растений к паразитическим грибам.

В 1913 г. Н.И. Вавилов был командирован за границу для научной работы. В Мертоне (Англия), в генетической лаборатории Садоводственного института. Там он продолжил исследование иммунитета хлебных злаков.

Несколько месяцев Николай Иванович работал в лаборатории генетики Кембриджского университета; во Франции он посетил крупнейшую семеноводческую фирму Вильморена, где ознакомился с новейшими достижениями селекции в семеноводстве, в поражаемости различных сортов растений. Результаты этих исследований с широким использованием эксперимента были обобщены в монографии «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям» (1919 г.). В 1917 г. Н. И. Вавилов получил приглашение возглавить кафедру генетики, селекции и частного земледелия на Саратовских высших сельскохозяйственных курсах и переехал в Саратов. Вместе с тем он продолжал широкое полевое изучение сортов различных сельскохозяйственных растений, в первую очередь хлебных злаков.

Он принял активное участие в организации в 1923 г. первой Всесоюзной сельскохозяйственной выставки в Москве. Авторитет Вавилова как ученого и организатора науки рос. В 1924 г. Отдел прикладной ботаники и селекции был преобразован во Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур при Совнаркоме (с 1930 г. – Всесоюзный институт растениеводства ВИР), и Н. И. Вавилов был утвержден его директором. К концу 20-х годов Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур превратился в один из крупнейших и известнейших в мире научных центров по изучению культурных растений. Вавилов отдал всю свою энергию для поднятия сельского хозяйства на новый уровень. Умирая в ГУЛАГЕ от голода, он думал о своей Родине, обо всем человечестве. Стремясь доказать необходимость науки – генетики, способной создавать новые сорта растений, которые спасут человечество от голода и удовлетворят растущие потребности в продуктах питания. Яркая и прекрасная жизнь Николая Ивановича долго будет привлекать внимание исследователей. Наша молодёжь должна знать эту большую жизнь, которую можно назвать подвигом учёного, должна учиться на ней, как нужно самоотверженно работать и как любить свою родину и науку.

Учение Н.И. Вавилова о происхождении культурных растений

Учение об исходном материале является основой современной селекции. Исходный материал служит источником наследственной изменчивости – основы для искусственного отбора. Н.И. Вавилов установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем генетического разнообразия культурных растений, и выделил основные центры происхождения культурных растений.

Центры происхождения культурных растений

Для каждого центра установлены характерные для него важнейшие сельскохозяйственные культуры.

1. Тропический центр – включает территории тропической Индии, Индокитая, Южного Китая и островов Юго-Восточной Азии. Не менее одной четверти населения земного шара до сих пор живет в тропической Азии. В прошлом относительная населенность этой территории была еще более значительной. Из этого центра ведет начало около одной трети возделываемых в настоящее время растений. Это родина таких растений, как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин, банан, баклажан, а также большого количества тропических плодовых и овощных культур.

2. Восточноазиатский центр – включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, Корею, Японию и большую часть о. Тайвань. На этой территории живет примерно также около одной четверти населения Земли. Около 20% всей мировой культурной флоры ведет начало из Восточной Азии. Это родина таких растений, как соя, просо, хурма, многих других овощных и плодовых культур.

Читать еще:  Как проверить баланс карты россельхозбанка без интернета

3. Юго-западноазиатский центр – включает территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолии), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии. Сюда же примыкает Кавказ, культурная флора которого, как показали исследования, генетически связана с Передней Азией. Родина мягких пшениц, ржи, овса, ячменя, гороха, дыни.

Этот центр может быть подразделен на следующие очаги:

а) Кавказский со множеством оригинальных видов пшеницы, ржи и плодовых. По пшенице и ржи, как выяснено сравнительными исследованиями, это наиболее важный мировой очаг их видового происхождения;

б) Переднеазиатский, включающий Малую Азию, Внутреннюю Сирию и Палестину, Трансиорданию, Иран, Северный Афганистан и Среднюю Азию вместе с Китайским Туркестаном;

в) Северо-западноиндийский, включающий помимо Пенджаба и примыкающих провинций Северной Индии и Кашмира также Белуджистан и Южный Афганистан.

4. Средиземноморский центр – включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Этот замечательный географический центр, характеризующийся в прошлом величайшими древнейшими цивилизациями, дал начало приблизительно около 10% видов культурных растений. Среди них такие, как твердые пшеницы, капуста, свекла, морковь, лен, виноград, маслина, множество других овощных и кормовых культур.

5. Абиссинский центр. Общее число видов культурных растений, связанных по своему происхождению с Абиссинией, не превышает 4% мировой культурной флоры. Абиссиния характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов культурных растений. Среди них такие, как кофейное дерево, арбуз, хлебный злак.В пределах Нового Света установлена поразительно строгая локализация двух центров видообразования главнейших культурных растений.

6. Центральноамериканский центр, охватывающий обширную территорию Северной Америки, включая Южную Мексику. В этом центре можно выделить три очага:

а) Горный южномексиканский,

в) Вест-Индский островной.

Из Центральноамериканского центра ведет начало около 8% различных возделываемых растений, таких, как кукуруза, подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное дерево), ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).

7. Андийский центр, в пределах Южной Америки, приуроченный к Андийскому хребту. Это родина картофеля, томата. Отсюда ведут начало хинное дерево и кокаиновый куст. Как видно из перечня географических центров, начальное введение в культуру подавляющего числа возделываемых растений связано не только с флористическими областями, отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями. Лишь сравнительно немногие растения введены в прошлом в культуру из дикой флоры вне перечисленных основных географических центров. Семь указанных географических центров соответствуют древнейшим земледельческим культурам.

Южноазиатский тропический центр связан с высокой древнеиндийской и индокитайской культурой. Новейшие раскопки показали глубокую древность этой культуры, синхронной среднее-азиатской. Восточноазиатский центр связан с древней китайской культурой, а Юго-западно-азиатский – с древней культурой Ирана, Малой Азии, Сирии, Палестины и Ассиро-Вавилонии. Средиземноморье за много тысячелетий до нашей эры сосредоточило этрусскую, эллинскую и египетскую культуры. Своеобразная абиссинская культура имеет глубокие корни, вероятно совпадающие по времени с древней египетской культурой. В пределах Нового Света Центрально — Американский центр связан с великой культурой майя, достигшей до Колумба огромных успехов в науке и искусстве. Андийский центр в Южной Америке сочетается в развитии с замечательной до инкской и инкской цивилизациями.

Коллекционные образцы, собранные под руководством Н.И. Вавилова, хранились в Ленинграде во Всесоюзном институте растениеводства (ВИРе), созданном Н.И. Вавиловым в 1930 г. На основе Всесоюзного института прикладной ботаники и новых культур (ранее – Отдела прикладной ботаники и селекции, еще ранее – Бюро по прикладной ботанике).

В годы Великой Отечественной войны во время блокады Ленинграда сотрудники ВИРа несли круглосуточное дежурство при коллекции семян зерновых культур. Многие сотрудники ВИРа умерли голодной смертью, но бесценное видовое и сортовое богатство, из которого и поныне селекционеры всего мира черпают материал для создания новых сортов и гибридов, было сохранено.

Во второй половине XX столетия были организованы новые экспедиции по сбору образцов для пополнения коллекции ВИРа; в настоящее время эта коллекция насчитывает до 300 тысяч образцов растений, принадлежащим к 1740 видам.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

«Генетически близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов».

Н.И. Вавилов установил, что «важным моментом при оценке материала для селекции является наличие в нем разнообразия наследственных форм».

Разнообразие генов и генотипов в исходном материале Н.И. Вавилов назвал генетическим потенциалом исходного материала.

Систематизируя учение об исходном материале, Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов (1920 г.):

1. Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.

2. Целые семейства растений, в общем, характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство.

Согласно этому закону, у генетически близких видов и родов существуют близкие гены, которые дают сходные серии множественных аллелей и вариантов признака. Например, в пределах разных родов злаков существует параллельная изменчивость окраски зерна:

Конспекты к гос экзаменам для студентов биологов

16. Генетические основы селекции

Селекция-это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика. Развитие селекции должно быть основано на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости, поскольку свойства живых организмов определяются их генотипом и подвержены наследственной и модификационной изменчивости. Именно генетика прокладывает пути эффективного управления наследственностью и изменчивостью организмов. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук:

  • систематики и географии растений и животных,
  • цитологии,
  • эмбриологии,
  • биологии индивидуального развития,
  • молекулярной биологии,
  • физиологии и биохимии.
Читать еще:  Как распечатать билет в большой театр

Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы. Уже на сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами. Генетике принадлежит определяющая роль в решении практически всех селекционных задач. Она помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследования каждого конкретного признака.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение:

  • изучения сортового, видового и родового разнообразия культур;
  • изучения наследственной изменчивости;
  • влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
  • знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;
  • особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;
  • стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями:

  • продуктивностью,
  • морфологическими,
  • физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала, в качестве которого могут быть использованы культурные и дикие формы растений.

В современной селекции применяют следующие основные виды и способы получения исходного материала.

Естественные популяции. К этому виду исходного материала относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений, популяции и образцы, представленные в мировой коллекции сельскохозяйственных растений ВИР.

Гибридные популяции, создаваемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида (внутривидовые) и получаемые в результате скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые).

Самоопыленные линии (инцухт-линии). У перекрестноопыляющихся растений важный источник исходного материала — самоопыленные линии, получаемые путем многократного принудительного самоопыления. Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами, а полученные семена используют в течение одного года для выращивания гетерозисных гибридов. Гибриды, созданные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов нужно ежегодно воспроизводить.

Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот вид исходного материала получают путем воздействия на растения различными видами радиации, температурой, химическими веществами и другими мутагенными средствами.

Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры. Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает.

Естественный отбор. Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Гибридизация — процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке. Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая гибридизация) и между разными систематическими группами (отдалённая гибридизация, при которой происходит объединение разных геномов). Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов. При отдалённой гибридизации гибриды часто стерильны. В селекции растений наиболее распространён метод гибридизации форм или сортов в пределах одного вида. С помощью этого метода создано большинство современных сортов сельскохозяйственных растений.

Отдалённая гибридизация — более сложный и трудоёмкий метод получения гибридов. Основное препятствие получения отдалённых гибридов — несовместимость половых клеток скрещиваемых пар и стерильность гибридов первого и последующих поколений. Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.

Источники:

http://resheba.me/gdz/biologija/9-klass/pasechnik/e:0-a:33
http://studfile.net/preview/8079561/
http://vseobiology.ru/konspekty-k-gosam/14-genetika-gos/102-geneticheskie-osnovy-selektsii

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector