Основы генетики и селекции. Закономерности наследственности. Основные понятия генетики

Гаметогенез и развитие растений

 

У растений гаметогенез протекает значительно сложнее. При этом процесс мейоза имеет место не на стадии образования гамет, а на стадии образования спор. Кроме того, у растений наблюдается чередование поколений с диплоидным и гаплоидным набором хромосом. Поколение с гаплоидным набором хромосом называется гаметофитом и образует гаметы в процессе митоза. Поколение с диплоидным набором хромосом называется спорофитом и образует споры в процессе мейоза. Гаметофит развивается из гаплоидных спор, а спорофит - из диплоидной зиготы, образующейся в результате оплодотворения.

В цикле развития мейоз всегда имеет место один раз. В зависимости от периода жизни спорофита и гаметофита, взрослое растение может быть гаплоидным или диплоидным.

Размножение и развитие водорослей. У низших растений преобладающим поколением является гаметофит. Он размножается бесполым путем, образуя клетки, из которых развиваются взрослые особи. В определенный период гаметофит дает гаметы, разные или одинаковые по величине. После оплодотворения образуется зигота, которая сразу же делится мейозом и образует споры, дающие начало новым гаметофитам.

Размножение и развитие высших споровых растений. У мхов, папоротников, плаунов и хвощей размножение происходит спорами. Половое поколение развивается при прорастании споры (п). Из споры образуется заросток (п), в котором развиваются органы полового размножения антеридии и архегонии. В антеридиях в процессе митоза образуются сперматозоиды, а в архегониях - яйцеклетка (как правило, одна). При наличии воды сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетку, при этом образуется зигота (2п). Из зиготы развивается зародыш, а далее молодое растение спорофит. У взрослого растения в специальных органах спорангиях (2л) в результате мейоза образуются споры (л), которые дают начало новому поколению.

У мхов взрослым растением является гаметофит (л), развивающийся из спор, а спорофит образуется на гаметофите в виде коробочки на ножке.

У папоротников, плаунов и хвощей преобладающим поколением во взрослом состоянии является спорофит, на котором образуются споры. Гаметофит представлен в виде небольшого заростка и существует очень недолго.

Размножение и развитие семенных растений. У семенных растений размножение происходит семенами, преобладающим поколением является спорофит, а гаметофит сильно редуцирован, развивается в спорофите и представлен лишь несколькими клетками. Процесс развития семенных растений рассмотрим на примере цветковых растений.

Взрослое растение имеет диплоидный набор хромосом и является спорофитом. Оно развивается из семени. Репродуктивным органом служит цветок, в котором образуются женский орган - пестик и мужской - тычинки. В завязи пестика в семязачатках из клеток спорангия мейозом образуются 4 крупные споры (л), одна из которых развивается в женский заросток гаметофит, а три отмирают. Спора трижды делится митозом, и образуется 8-ядерный зародышевый мешок. Затем ближайшее к пыльцевходу крупное ядро образует яйцеклетку, 2 соседних ядра - 2 сопутствующие клетки - синергиды. На противоположном полюсе мешка располагаются 3 клетки-антиподы, а в центре образуется центральная двухъядерная клетка. Все ядра гаплоидные.

В пыльцевых мешках тычинок из клеток микроспорангия мейозом возникает много мелких спор (л). Все они развиваются и дают начало мужскому заростку - гаметофиту. Спора делится митозом и образует вегетативную и генеративную клетки. Ядро генеративной клетки делится еще раз и образуются 2 спермия. Вегетативная и генеративная клетки покрываются оболочкой и образуется пыльцевое зерно. При попадании пыльцы на рыльце пестика вегетативная клетка прорастает и образует пыльцевую трубку, которая продвигает генеративную клетку к пыльцевходу. Два спермия через пыльцевход попадают в зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой и образуется зигота (2л), из которой развивается зародыш семени. Другой спермий сливается с 2 ядрами центральной клетки, в результате образуется эндосперм (Зл) семени, в котором запасаются питательные вещества. Этот процесс, называемый двойным оплодотворением, был открыт русским ученым СП. Навашиным. В результате двойного оплодотворения в семязачатке образуется семя, а из покрова семязачатка - семенная кожура. Вокруг семени из завязи и других частей цветка формируется плод.

Таким образом, у растений при переходе от низших к высшим наблюдается изменение преобладающего поколения от гаметофита к спорофиту.

Основы генетики и селекции. Закономерности наследственности. Основные понятия генетики

Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.

Наследственность - способность организма передавать свои признаки и особенности развития потомству.

Изменчивость - способность организма изменяться в процессе индивидуального развития под воздействием факторов среды. Изменчивость - явление нестабильности наследственных свойств.

Материальной основой наследственности являются половые клетки - гаметы. При бесполом размножении таковыми являются соматические клетки. Но клетки не содержат готовые "зародыши признаков", а несут только структурные задатки возможных признаков - гены.

Ген - участок молекулы ДНК, ответственный за проявление какого-либо признака. Ген является единицей наследственности, определяющей признак, единицей измерения биологического явления.

Реализация признака у организма идет по схеме:

ген-" белок - "признак.

Генотип - совокупность всех наследственных признаков - генов организма, полученных от родителей.

Фенотип - совокупность внутренних и внешних признаков, которые проявляются у организма при взаимодействии генотипа со средой.

Гены располагаются в хромосомах в определенных участках - локусах. В диплоидных клетках содержатся две гомологичные хромосомы, в которых располагаются парные гены.

Аллельные гены (аллели) - парные гены, расположенные в гомологичных хромосомах, в одних и тех же локусах и ответственные за проявление какого-либо признака (например, цвет волос, глаз, форма уха и т.д.). Аллельные гены могут нести одинаковые качества одного признака или противоположные - альтернативные. Например, темные и светлые аллели окраски волос, серые и карие аллели цвета глаз. Аллельные гены обозначаются буквами латинского алфавита (А и а, В и Ь, С и с и т.д.).

Гомозигота - организм (зигота), имеющий одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА, аа).

Гетерозигота - организм (зигота), имеющий разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т.е. несущие альтернативные признаки.

Признаки-гены могут быть доминантными и рецессивными.

Доминантный признак ( ген) - господствующий, преобладающий, проявляется всегда как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. Доминантный признак обозначается заглавной буквой (А, В, С).

Рецессивный признак ( ген) - подавляемый, проявляющийся только в гомозиготном состоянии. В гетерозиготном состоянии рецессивный признак подавляется доминантным. Он обозначается соответствующей строчной буквой (а, Ь, с).