Селекция
Преподаватель химии и биологии ГБПОУ РО «НАТТ имени Вернигоренко И.Г.»
Лепешенко Татьяна Ивановна
Цели урока
1.Сформировать знания по задачам, методам селекции животных, растений и микроорганизмов.
2. Закрепить знания по генетическим закономерностям.
3. Укрепить любовь к природе и ее составляющим.
4. Развить навыки определения методов селекции
Понятия селекции
Селекция - наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку свойствами.
Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.
Селекция , о которой Н.И. Вавилов говорил, что это «эволюция, направляемая волей человека», является одновременно и искусством, и наукой, и особой отраслью сельского хозяйства.
Основные разделы селекции как науки
Задачи селекции
1. Повышение урожайности сортов и продуктивности пород. 2. Повышение устойчивости к заболеваниям. 3. Экологическая пластичность сортов и пород. 4. Создание сортов и пород, пригодных для механизированного и промышленного выращивания и разведения.
Задачи селекции
Создание новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.
Начало селекции
Н. И. Вавилов
Родился в Москве 13 (25) ноября 1887. В 1924 стал директором Всесоюзного института прикладной ботаники и новых культур, в 1930 – директором его преемника, Всесоюзного института растениеводства c широкой сетью отделений, опытных станций и опорных пунктов. В 1927 участвовал в работе V Международного генетического конгресса в Берлине. Был президентом, а в 1935–1940 – вице-президентом Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В.И.Ленина (ВАСХНИЛ) В 1923 ученый был избран членом-корреспондентом, а в 1929 академиком АН СССР. В 1931–1940 был президентом Всесоюзного географического общества. В 1942 был избран иностранным членом Лондонского королевского общества. Во время очередной экспедиции в только что присоединенную Западную Украину 6 августа 1940 Вавилов был арестован (постановление на арест было утверждено лично Л.П.Берией) и решением военной коллегии Верховного суда СССР под председательством В.В.Ульриха 9 июля 1941 по обвинению в принадлежности к антисоветской организации «Трудовая крестьянская партия», во вредительстве и шпионаже приговорен к расстрелу. Однако приговор был отменен. Умер Вавилов в саратовской тюрьме 26 января 1943.
Центры многообразия и происхождения культурных растений
Основные методы селекции
Методы селекции растений
методы
селекционной
работы
Скрещивание
отбор
(гибридизация)
неродственное
родственное
индивидуальный
массовый
внутрисортовое
межсортовое
Отдаленная
гибридизация
Иван Владимирович Мичурин
Достижения Мичурина: учёный вывел около 30 новых сортов роз, а также луковицы лилии фиалковой (цветок выглядит как лилия, а пахнет, как фиалка), 48 сортов яблонь, 15 сортов груш и 33 сорта вишни и черешни, несколько сортов слив. Иван Владимирович также вывел приспособленные к условиям центральной России сорта винограда, абрикосов, ежевики, смородины. Всего более 300 сортов различных растений!
Селекция животных
Особенности:
Основные методы селекции животных
Гибридизация
животных
Аутбридинг
Инбридинг
родственная гибридизация
неродственная гибридизация
Можно ли по внешнему виду определить направление разведения животных?
Межвидовая гибридизация
Межвидовые гибриды животных часто бывают бесплодными. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу. Правда, в некоторых случаях отдаленная гибридизация сопровождается нормальным слиянием гамет, обычным мейозом и дальнейшим развитием зародыша, что позволило получить некоторые породы, сочетающие ценные признаки обоих использованных в гибридизации видов.
Верблюлама
Селекция микроорганизмов
Особенности:
Методы селекции микроорганизмов
Использование микроорганизмов в жизни человека и сельскохозяйственных животных
Биотехнология
Клеточная инженерия
Основана на культивировании отдельных клеток или тканей на искусственных питательных
Генная инженерия
Целенаправленный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой, часто очень далеких по своему происхождению.
Гриб является продуцентом лимонной и щавелевой кислот. При скрещивании и отборе исходные штаммы увеличиваются вдвое.
Колония аспергилла
Закрепление знаний
Вам необходимо вывести новый сорт, породу, штамм.
Источники изображений:
http:// jankoy.org.ua/wp-content/uploads/2012/04/E-kologiya.jpg фоновый рисунок
http :// img - fotki . yandex . ru / get /9300/981986.4 f /0_88870_ bb 631542_ orig земной шар
http :// rusticker . ru / p / bba 64 e 6137 c 253 f 4 ae 556 a 97869 e 31 b 1. png ? t =1360008000
Презентация к уроку биологии в 9 классе по теме "Селекция растений". В ней представлены особенности селекционных методов, матениал о наиболее часто селекционируемых сельскохозяйственных культурах, их применении в науке и в земледелии.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Тема: «Селекция растений» Задачи: Дать характеристику основным методам селекции растений Генетика и селекция
Основными методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: отбор массовый и отбор индивидуальный. 1. Отбор. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия - потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Основные методы селекции растений
1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). Результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления. 2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). Потомство от одной особи является гомозиготным и называется чистой линией. 3. Естественный отбор играет определяющую роль, так как на любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды. 1-3. Искусственный и естественный отбор
Естественный отбор Аутбридинг (неродствен-ное скрещивание) Перекрестно-опыляемые растения (рожь, кукуруза, подсолнечник) Самоопыляемые растения (пшеница, ячмень, горох) Инбридинг (близкород - ственное скрещивание) Искусственный отбор Массо-вый отбор Индиви-дуальный отбор Отбор Гибридизация Чистая линия – потомство одной гомозиготной самоопыленной особи Основные методы селекции растений
4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса 5. Гетерозис («жизненная сила») – явление, при котором гибридные особи по своим характеристикам значительно превосходят родительские формы. 4. Инбридинг (близкородственное скрещивание) используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений (например, для получения линий кукурузы). Инбридинг приводит к «депрессии», поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние!
Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование) AAbbCCdd x aaBBccDD AaBbCcDd АА х аа Аа Объясняют эффект гетерозиса две гипотезы: 4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса
Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов Например, при создании новых сортов пшеницы поступают следующим образом: У цветков растений одного сорта удаляются пыльники Растения двух сортов накрываются общим изолятором Рядом в сосуде с водой ставятся растения другого сорта В результате получают гибридные семена Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов 6. Перекрестное опыление самоопылителей
Полиплоидия. Полиплоиды – растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Естественные полиплоиды – пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы. 7. Полиплоидия Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.
В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2 n = 18 редечных хромосом) и капусту (2 n = 18 капустных хромосом). У гибрида 2 n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян. С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. 8. Отдаленная гибридизация
Искусственный отбор: индивидуальный и массовый Индивидуальный отбор- сводится к выделению отдельных особей с интересующими признаками и получение от них потомства.(ячмень, овес) Массовый отбор- сводится к выделению из исходного материала группы особей, которая обладает желательными признаками.
Гибридизация – это получение гибридов от скрещивания генетически разных организмов. Инбридинг – близкородственное скрещивание, например, путем самоопыления перекрестноопыляемых растений. Позволяет привести рецессивные гены в состояние гомозиготности. Аутбридинг – неродственное скрещивание, помогает объединить в одном организме ценные признаки разных форм. внутривидовое скрещивание отдаленное скрещивание Например, скрещивание Например, скрещивание особей чистых линий - особей разных видов или межлинейная гибридизация. родов. Как правило такие При этом часто отмечается организмы бесплодны. эффект гетерозиса.
Эффект гетерозиса – первое гибридное поколение обладает превосходством. Это следствие перехода многих генов в гетерозиготное состояние а так же результат взаимодействия доминантных генов. Дальнейшее размножение межленейных гибридов уменьшает гетерозис за счет повышения гетерозиготности.
Мутагенез На фотографии стеклянная игла проникает в ядро клетки. Создается новое трансгенное растение - рододендрон с новыми признаками, оно изображено справа. Получена уже морозоустойчивая свекла, светящаяся в сумерках газонная трава и банан, съев который получишь прививку от тропических болезней и т.д. Но еще точно не изучено какими опасными свойствами обладают трансгенные (генномодифициро- ванные) организмы. Один из видов мутации – полиплоидия.
Презентація по слайдам:
Слайд 1
Селекция организмов, ее генетические основы. Направление современных биотехнологий. Химерные и трансгенные организмы.
Слайд 2
СЕЛЕКЦИЯ - скрещивание и размножение растений и животных под контролем человека, обычно с целью улучшения сорта или породы. Улучшение может касаться как внешнего облика, так и различных аспектов продуктивности или возможности использования организма.
Слайд 3
Сорт, порода, штамм - искусственно созданные человеком популяции организмов с определенными наследственными признаками. Искусственный отбор - выбор человеком особей с нужными хозяйственными признаками для последующего их разведения. Различают стихийный и методический искусственный отбор. Стихийный отбор проводится человеком, сохраняет особи с наиболее ценными признаками, не совершенствуя их при этом. При методическом отборе человек ставит себе целью совершенствование определенных признаков и предсказывает результаты. Различают массовый и индивидуальный методический отбор. Массовый подбор проводится по фенотипу. При индивидуальном подборе выделяется одна особь, а затем выясняются его потомки, чтобы изучить генотип особи. Выделяют два вида гибридизации: близкородственное и удаленное (межвидовое) скрещивания
Слайд 4
Биотехнология - это совокупность промышленных методов, применяемых для производства различных веществ с использованием живых организмов, биологических процессов или явлений. Основными направлениями биотехнологии являются: промышленная микробиология - превращение парафинов в кормовой белок в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, производство антибиотиков и других лекарственных веществ; инженерная энзимология - получение и использование чистых ферментов и ферментных препаратов; генная инженерия - искусственное конструирование молекул ДНК (генов); клеточная инженерия - культивирование клеток и тканей высших организмов.
Слайд 5
Как растения, так и животные могут изменяться в направлениях, соответствующих интересам человека. Улучшаемый вид можно рассматривать как своего рода механизм, на основе которого разрабатывают новую модель, более пригодную для конкретной цели или дающую более широкие перспективы для дальнейшего развития. Особенности организма зависят от его наследственности и окружающей среды. Каждое растение или животное обладает известным генетическим потенциалом, передающимся в поколениях. Врожденный потенциал реализуется в той мере, в какой этому способствуют питание, температура, рельеф местности, почва, ветры и т.п. Таким образом, конечный урожай или продукт определяется особым сочетанием наследственных и средовых факторов, действию которых подвергался данный организм в течение всей своей жизни.
Слайд 6
Селекция осложняется тем, что степень воздействия наследственности на развитие разных признаков или свойств неодинакова. Долю общей изменчивости признака, обусловленную наследственностью, называют его наследуемостью. Она бывает высокой (40-80%), средней (20-40%) или низкой (0-20%). Эти цифры позволяют судить о том, насколько быстро удастся изменить организмы, проводя селекцию по данному признаку. В тех немногих случаях, когда признак контролируется одной или всего несколькими парами генов, селекционер может довольно быстро изменить набор генов (генофонд) популяции, получив желаемый результат.
Слайд 7
Однако большинство признаков, особенно имеющих экономическое значение (например, скорость роста животных или урожайность растений), контролируется большим числом генных пар, поэтому передача их в поколениях определяется многими случайностями и добиться изменения соответствующих параметров организмов намного сложнее.
Слайд 8
Искусственный отбор. Главный метод селекционера - это отбор, т.е. тщательный выбор родительских особей для скрещивания. Такой отбор проводится в каждом поколении. Селекция эффективна в тех случаях, когда изменчивость по улучшаемым признакам достаточно велика, и можно отобрать особей, у которых они явно отклоняются в нужную сторону от средних значений. Кроме того, желаемый признак необходимо достаточно точно измерять или оценивать. Если необходимо добиться быстрых результатов, то наследуемость признака должна быть не ниже средней. По признакам с низкой наследуемостью селекцию обычно не проводят, за исключением тех случаев, когда они так важны, что даже небольшое их улучшение принесет большую пользу.
Слайд 9
Другие факторы. Успех селекции сильно зависит еще от трех факторов: числа отбираемых признаков, времени генерации, т.е. скорости смены поколений, и числа потомков от каждого спаривания. Максимальный успех возможен при работе с одним или двумя признаками. Что касается времени генерации, то, например, хвойные деревья растут очень медленно; должно пройти немало лет, прежде чем на них появятся шишки. Однако каждое зрелое дерево дает много шишек, а каждая шишка - много семян.
Слайд 10
И напротив, ячменю или пшенице достаточно несколько недель, чтобы достигнуть зрелости, и в теплице можно получить 2-3 их поколения в год. Однако, хотя и у этих видов бывают растения с шестью и более колосками, число семян на каждом экземпляре гораздо меньше, чем на дереве. Тем не менее селекция лесных пород сопряжена с дорогостоящими и длительными программами, которые дают ощутимые результаты лишь спустя много лет, тогда как новые сорта ячменя можно вывести за 3-4 года при относительно небольших затратах.
Слайд 11
Методы селекции. Селекционеры пользуются в своей работе разными методами. Один из них состоит в том, чтобы оценить на глаз популяцию животных и просто выбрать особей с нужными признаками. Это называется отбором по фенотипу. На выставках животных в большинстве случаев оценивают именно их фенотип. Другой метод - отбор по родословной, при котором учитываются данные о предках конкретного организма.
Слайд 12
Инбридинг и линейное разведение. Инбридингом называют скрещивание между особями, связанными близким родством. Спаривание брата с сестрой, отца с дочерью, матери с сыном у животных или самоопыление у растений позволяют быстро получить линию с высокой степенью "инбредности". Инбридинг обычно служит для "закрепления", т.е. стабилизации в поколениях определенных признаков, а значит, создания ясно отличающихся от прочих пород, сортов, штаммов или линий организмов. Интенсивный инбридинг применяется главным образом у растений (например у кукурузы), домашней птицы и свиней. Полученные инбреные линии затем используют для кроссбридинга (метизации) и межлинейных скрещиваний.
Слайд 13
В инбредных популяциях особи обычно мельче, слабее и менее плодовиты, чем в среднем у данного вида. Однако потомки от скрещиваний между такими линиями превосходят родителей по этим признакам. Инбридинг повышает гомозиготность (количество генов, представленных двумя идентичными аллелями).
Слайд 14
К сожалению, любая популяция растений и животных содержит нежелательные рецессивные, т.е. скрытые, признаки, которые могут проявиться в гомозиготном состоянии у инбредных потомков. В связи с этим использовать инбридинг надо весьма осмотрительно. Обычно сначала проводят близкородственные скрещивания на протяжении нескольких поколений, а затем прибегают к скрещиванию с далекими генетически особями (аутбридингу). Аутбридинг повышает гетерозиготность (количество генов, представленных неодинаковыми аллелями), снижая вероятность проявления и "закрепления" нежелательных рецессивных генов. Линейное разведение означает скрещивание для повышения степени родства с конкретными индивидами. Обычно в нем участвуют особи, происходящие от одного достаточно далекого предка-рекордсмена.
Слайд 15
Кроссбридинг и межлинейные скрещивания. Кроссбридингом называют скрещивания между особями, относящимися к разным породам и даже видам. Например, скрещивая ослов с лошадьми, получают мулов и лошаков; бизонов с коровами - коровобизонов; пшеницу с рожью - тритикале. Межвидовые скрещивания далеко не всегда приводят к появлению потомства. При этом сами потомки либо стерильны, как мулы, либо их плодовистость резко понижена, как у коровобизонов. Однако кроссбридинг, или метизация, в пределах одного вида дает вполне нормальных гибридов (метисов). Как правило, межлинейные скрещивания приводят к появлению потомков, значительно превосходящих родителей по признакам, связанным с выживанием и продуктивностью. Этот феномен называют гибридной силой, или гетерозисом. В результате признаки, обладающие низкой наследуемостью и поэтому слабо отзывающиеся на отбор, можно значительно улучшить путем межлинейных скрещиваний, так что кроссбридинг используется для получения результатов, которых трудно добиться в пределах чистых линий. Помимо гетерозиса ценность кроссбридинга - в возможности соединения признаков разных пород.
Слайд 16
Например, браманская порода крупного рогатого скота (зебу) из Индии, в отличие от английских пород, очень устойчива к жаре и укусам насекомых. Браманов скрещивали с английским герефордским, шортгорнским и абердин-ангусским скотом, обладающим более высокими, чем у зебу, мясными качествами. В результате получены гибриды, которые устойчивее к жаре и насекомым, чем английские породы, и дают лучшие туши, чем чистопородные браманы. У растений тоже удается соединить полезные признаки, скрещивая, например, два сорта зерновых культур, один из которых устойчив к головне, а другой - к ржавчине. Путем таких скрещиваний (интербридинга) и отбора на протяжении нескольких поколений можно получить новый улучшенный сорт, способный самовоспроизводиться, т.е. уже не гибрид, а самостоятельный таксон гибридного происхождения. В отличие от гибридов, для появления которых необходимо сохранять обе родительские линии, он будет размножаться путем инбридинга.
Слайд 17
Другие методы. Время от времени в популяциях растений или животных случайным образом возникают отдельные особи с новыми для таксона признаками, которые называют мутациями. Так, в результате мутаций возникли сорта пшеницы, устойчивые к желтой ржавчине. Иногда мутация затрагивает целиком только один побег, и тогда ее называют почковой, или спортом. В результате подобной мутации появился, например, бессемянный калифорнийский апельсин Навель. Ему, как и многим другим растениям, семена для размножения не обязательны: достаточно вегетативных способов, в частности черенкования или прививок.
Слайд 18
Генная инженерия. Целенаправленное манипулирование генами на молекулярном уровне называется генной инженерией. Это весьма перспективный путь улучшения самых разнообразных организмов. Генная инженерия открывает широкие возможности повышения изменчивости, которую затем можно использовать в селекции. В 1980-е годы были созданы лабораторные методы, позволяющие переносить отдельные гены из одного организма в другой, обычно неродственный (относящийся к другому виду и т.д.). В результате такого переноса, называемого трансформацией, получается трансгенное растение или животное с "чужим" геном, который в дальнейшем будет передаваться потомкам. Уже существуют улучшенные сорта кукурузы, риса, сои, хлопчатника, сахарной свеклы, масличного рапса и люцерны, выведенные из трансгенных растений. Среди признаков, переданных методом трансформации, - устойчивость к гербицидам (позволяющая уничтожать и без вреда для сельскохозяйственной культуры), к насекомым-вредителям, к болезням, повышенная питательная ценность и особенности размножения, способствующие созданию гибридных сортов. В числе долгосрочных целей - повышение эффективности фотосинтеза, устойчивости к экстремальным условиям среды (жаре, холоду, засухе и т.п.), общей продуктивности и усиления реакции на внесение удобрений. Разрабатываются программы выведения трансгенных животных, более эффективно превращающих корма в молоко, шерсть, яйца, мясо и другие ценные продукты, дающих продукцию повышенного качества и устойчивых к болезням и средовым стрессам.
Слайд 19
Немного истории. Хотя доисторический человек и не имел никакого представления о законах наследственности, он, несомненно, контролировал размножение первых домашних животных и сельскохозяйственных растений, осуществляя отбор по фенотипу. По мере развития международной торговли расширялись знания о чужеземных видах, сортах и породах, которые стали проникать в новые для них географические области и там скрещиваться с местными формами, давая гибриды, также подвергавшиеся искусственному отбору. В 1760-е годы английский агроном Р.Бейкуэлл сформулировал два правила селекции крупного рогатого скота: "Скрещивай лучшего с лучшей" и "Подобное рождает подобное". Трудам этого специалиста Англия во многом обязана своим лидирующим положением в племенном животноводстве. В 1865 и 1869 Г.Мендель опубликовал две работы, описывающие результаты его экспериментов с растениями. В то время они не привлекли к себе внимания ученых, однако в 1900 описанные им закономерности были "переоткрыты" и легли в основу генетики. Эта наука, достигшая на сегодняшний день огромных успехов, служит теоретической базой разработки высокоэффективных программ улучшения сортов и пород растений и животных.
Слайд 20
Химеры в биологии - животные или растительные организмы, состоящие из генетически разнородных тканей. Часто химерически построенными являются не целые организмы, а лишь их отдельные органы или части. В 1907 году термин впервые применил немецкий ботаник Г. Винклер для форм растений, которые были получены в результате сращивания паслёна и томата. В 1909 году Э. Баур, изучая пеларгонию пестролистную, выяснил природу данного явления. Естественные химеры впервые описаны М. С. Навашиным. В частности, им были обнаружены химеры Crepis dioscoridis L. и Crepis tectorum L. Естественные гаплохламидные периклинальные химеры впервые описаны Л. П. Бреславец на примере отдельных географических рас конопли
Слайд 21
Трансге нный органи зм - живой организм, в геном которого искусственно введен ген другого организма.
Слайд 22
Ген вводится в геном хозяина в форме так называемой «генетической конструкции» - последовательности ДНК, несущей участок, кодирующий белок, и регуляторные элементы (промотор, энхансер и пр.), а также в некоторых случаях элементы, обеспечивающие специфическое встраивание в геном (например, т. н. «липкие концы»). Генетическая конструкция может нести несколько генов, часто она представляет собой бактериальную плазмиду или ее фрагмент. Целью создания трансгенных организмов является получение организма с новыми свойствами. Клетки трансгенного организма производят белок, ген которого был внедрен в геном. Новый белок могут производить все клетки организма (неспецифическая экспрессия нового гена), либо определенные клеточные типы (специфическая экспрессия нового гена).
Слайд 23
Создание трансгенных организмов используют: в научном эксперименте для развития технологии создания трансгенных организмов, для изучения роли определенных генов и белков, для изучения многих биологических процессов; огромное значение в научном эксперименте получили трансгенные организмы с маркерными генами (продукты этих генов с легкостью определяются приборами, например зелёный флуоресцентный белок, визуализируют с помощью микроскопа, так легко можно определить происхождение клеток, их судьбу в организме и т. д.); в сельском хозяйстве для получения новых сортов растений и пород животных; в биотехнологическом производстве плазмид и белков.
Слайд 24
В настоящее время получено большое количество штаммов трансгенных бактерий, линий трансгенных животных и растений. Близко по смыслу и значению к трансгенным организмам находятся трансгенные клеточные культуры. Ключевым этапом в технологии создания трансгенных организмов является трансфекция - внедрение ДНК в клетки будущего трансгенного организма. В настоящее время разработано большое количество методов трансфекции. В русской научной литературе существовали попытки ввести термины «трансгенез», «трансгеноз» и «трансгенология» для технологии создания трансгенных организмов и соответствующей области знания, но эти термины используются редко.
Слайд 25
Близко по значению к термину «трансгенный организм» стоит термин «трансфицированный организм» - организм, в клетки которого был осуществлен перенос гена другого организма. Этот термин иногда используют, когда акт трансфекции осуществлен, но экспрессия нового гена отсутствует. Также этот термин используется для описания организма, в часть клеток которого введена генетическая конструкция (например, введение ДНК в один из органов взрослого животного, в этом случае новый ген не будет передан потомству, а его экспрессия зачастую носит временный характер). Близко по значению к термину «трансгенный организм» стоит термин «Генетически модифицированный организм», но это понятие шире и включает в себя не только трансгенные организмы, но и организмы с любыми иными изменениями генома.
Чтобы скачать материал, введите свой email, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку
Cлайд 1
Тема: «Селекция растений» Задачи: Изучить центры происхождения культурных растений, основные методы селекции растений. Пименов А.В. Глава IХ. Генетика и селекцияCлайд 2
Селекция как наука Селекция - 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.
Cлайд 3
Породы, сорта, штаммы - искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками. Пионером разработки научных основ селекционной работы в нашей стране был Н. И. Вавилов и его ученики. Н. И. Вавилов считал, что в основе селекции лежит правильный выбор для работы исходных особей, их генетическое разнообразие и влияние окружающей среды на проявление наследственных признаков при гибридизации этих особей. Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Селекция как наука Н.И.Вавилов, (1887-1943)
Cлайд 4
Центры происхождения культурных растений. В поисках исходного материала для получения новых гибридов растений Н. И. Вавилов организовал в 20-30-е гг. XX в. десятки экспедиций по всему миру. Во время этих экспедиций Н. И. Вавиловым и его учениками было собрано более 1500 видов культурных растений и огромное количество их сортов. Анализируя собранный материал, Н. И. Вавилов заметил, что в некоторых районах наблюдается очень большое разнообразие сортов определенных видов культурных растений, а в других районах такого разнообразия нет. Центры происхождения культурных растений
Cлайд 5
Н. И. Вавилов предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения и одомашнивания. Всего Н. И. Вавилов установил 8 центров древнего земледелия, где люди впервые стали выращивать дикие виды растений/ 1. Индийский (Южноазиатский) центр включает в себя полуостров Индостан, Южный Китай, Юго-Восточную Азию. Этот центр - родина риса, цитрусовых, огурцов, баклажанов, сахарного тростника и многих других видов культурных растений. Центры происхождения культурных растений
Cлайд 6
2. Китайский (Восточноазиатский) центр включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею, Японию. В этом центре были окультурены человеком просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива, яблоня. 3. Юго-западноазиатский центр охватывает страны Малой Азии, Средней Азии, Иран, Афганистан, Северо-Западную Индию. Это родина мягких сортов пшеницы, ржи, бобовых (гороха, бобов), льна, конопли, чеснока, винограда. Центры происхождения культурных растений
Cлайд 7
5. Средиземноморский центр включает в себя европейские, африканские и азиатские страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Здесь родина капусты, маслин, петрушки, сахарной свеклы, клевера. 6. Абиссинский центр расположен в относительно небольшом районе современной Эфиопии и на южном побережье Аравийского полуострова. Этот центр - родина твердых пшениц, сорго, бананов, кофе. По-видимому, из всех центров древнего земледелия Абиссинский центр является самым древним. Центры происхождения культурных растений
Cлайд 8
7. Центральноамериканский центр - это Мексика, острова Карибского моря и часть стран Центральной Америки. Здесь родина кукурузы, тыквы, хлопчатника, табака, красного перца. 8. Южноамериканский центр охватывает западное побережье Южной Америки. Это родина картофеля, ананаса, хинного дерева, томатов, фасоли. Все эти центры совпадают с местами существования великих цивилизаций древности - Древнего Египта, Китая, Японии, Древней Греции, Рима, государств майя и ацтеков. Центры происхождения культурных растений
Cлайд 9
Cлайд 10
Центры происхождения культурных растений Центры происхождения Местоположение Культивируемые растения 1. Южноазиатский тропический 2. Восточноазиатский 3. Юго-Западноазиатский 4. Средиземноморский 5. Абиссинский 6. Центральноамериканский 7. Южноамериканский Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия Страны по берегам Средиземного моря Абиссинское нагорье Африки Южная Мексика Западное побережье Южной Америки Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений) Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры - слива, вишня и др. (20% культурных растений) Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений) Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений) Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник Картофель, томаты, ананас, хинное дерево.
Cлайд 11
Подведем итоги: Селекция: Наука о методах создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками. Два растения родиной из Индийского (Южноазиатского) центра: Родина риса, цитрусовых, огурцов, баклажанов, сахарного тростника. Два растения родиной из Китайского (Восточноазиатского) центра: Просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива, яблоня. Два растения из Среднеазиатского центра: Это родина мягких сортов пшеницы, гороха, бобов, льна, конопли, чеснока, моркови, груши, абрикоса. Два растения из Переднеазиатского центра: Рожь, ячмень, роза, инжир. Два растения из Средиземноморского центра: Родина капусты, маслин, петрушки, сахарной свеклы, клевера. Два растения из Абиссинского центра: Родина твердых пшениц, сорго, бананов, кофе. Два растения из Южноамериканского центра: Родина картофеля, ананаса, хинного дерева, томатов, фасоли.
Cлайд 12
Подведем итоги: Два растения из Цетральноамериканского центра: Кукуруза, тыква, хлопчатник, табак, красный перец. Значения учения о центрах происхождения культурных растений и коллекции семян культурных растений и их диких предков: Позволяют определить центры наибольшего видового и сортового разнообразия растений. Дают материал для селекции растений, для создание сортов, приспособленных к различным условиям.
Cлайд 13
1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). Результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления. 2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). Потомство от одной особи является гомозиготным и называется чистой линией. Основные методы селекции растений:
Cлайд 14
3. Инбридинг (близкородственное скрещивание) используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений (например, для получения линий кукурузы). Инбридинг приводит к «депрессии», поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние! Аа х Аа АА + 2Аа + аа 4. Гетерозис («жизненная сила») – явление, при котором гибридные особи по своим характеристикам значительно превосходят родительские формы (прибавка урожая до 30%). Этапы получения гетерозисных растений Подбор растений, которые дают максимальных эффект гетерозиса; Сохранение линий путем инбридинга; Получения семян в результате скрещивания двух инбредных линий. Основные методы селекции растений:
Cлайд 15
AAbbCCdd x aaBBccDD AaBbCcDd Объясняют эффект гетерозиса две основные гипотезы: Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса. Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование). Основные методы селекции растений: АА х аа Аа
Cлайд 16
5. Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Основные методы селекции растений:
Cлайд 17
6. Полиплоидия. Полиплоиды – растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Естественные полиплоиды – пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается. Основные методы селекции растений:
В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида 2n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян. С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом в дальнейшем были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Основные методы селекции растений:
Какие формы искусственного отбора применимы при селекции растений? Массовый и индивидуальный. Какой вид отбора применим к растениям-самоопылителям? Индивидуальный, потомство – чистая линия. Приведите два примера перекрестноопыляемых растений. Рожь, кукуруза, подсолнечник. Как называется самоопыление перекрестноопыляемых растений? Инбридинг. Почему при инбридинге наблюдается депрессия? Многие неблагоприятные рецессивные гены переходят в гомозиготное состояние. Как называется явление повышения урожайности у кукурузы при скрещивании гомозиготных линий, полученных путем самоопыления? Эффект гетерозиса. Как совместить признаки различных сортов самоопыляемых растений? С помощью перекрестного скрещивания сортов с нужными свойствами. Почему бесплодны отдаленные гибриды? У них два гаплоидных набора хромосом от разных родителей, которые не могут конъюгировать при мейозе. Подведем итоги:
Cлайд 22
