Тема Селекция и биотехнология

 

Отправляйте свои ответы на мой e-mail: lora.pavlovskaya@yandex.ru

 

Учебник: Общая биология. 10-11 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений / А.А.Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник: - М., Дрофа. 2013-2019

 

Учебный материал.

Селекция (от лат. selectio – отбор) – наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Одновременно под селекцией понимают и сам процесс создания сортов, пород и штаммов. Теоретической основой селекции является генетика.

В настоящее время из всего растительного многообразия человек возделывает в качестве культурных растений около 150 видов, а из многих десятков тысяч видов позвоночных животных человек одомашнил лишь около 20.

Центры происхождения культурных растений. Большой вклад в изучение происхождения культурных растений внес выдающийся российский генетик и селекционер Николай Иванович Вавилов. Совершив в начале XX в. более 60 экспедиций по всему миру, Вавилов с коллегами обнаружил, что в определенных районах земного шара сконцентрировано наибольшее разнообразие сортов того или иного культурного растения. Например, для картофеля максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, больше всего сортов риса было обнаружено в Китае и Японии, а кукурузы – в Мексике. Проанализировав результаты поездок, Вавилов пришел к выводу, что районы максимального разнообразия являются центрами происхождения данной культуры и, как правило, связаны с древними очагами земледельческих цивилизаций. Вавилов выделил семь основных таких центров (рис. 88).

В ходе экспедиций была собрана уникальная коллекция семян растений, которая в дальнейшем постоянно пополнялась и изучалась сотрудниками Всесоюзного института растениеводства в Санкт-Петербурге, который сейчас носит имя Н. И. Вавилова. В настоящее время она насчитывает более 300 тыс. видов, сортов и форм. Начиная работу по созданию нового сорта растений, селекционер может подобрать из имеющегося богатейшего исходного материала те образцы, которые максимально полно обладают интересующими его признаками.

Сорт и порода. В современных условиях развития общества важное значение имеет интенсификация сельскохозяйственного производства, т. е. получение максимального количества продукции при минимальных затратах. С этой целью создаются высокопродуктивные породы животных и сорта растений, устойчивые к экстремальным условиям среды, к болезням и вредителям, обладающие определенными необходимыми качествами (рис. 89). Порода, сорт или штамм – это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными свойствами. Все организмы, составляющие такую совокупность, обладают сходными, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими свойствами и способны максимально проявлять свои качества в тех условиях, для которых они были созданы. Такса может быть прекрасной норной охотничьей собакой, но в качестве гончей ее использовать нецелесообразно. Точно так же борзая, легко настигающая зайца, будет плохим охранником по сравнению с немецкой овчаркой. Создавая определенные породы животных, мы часто обрекаем их на необходимость постоянного сосуществования с человеком. Корова, дающая 10 тыс. литров молока в год, погибнет в течение несколько дней, если ее не будут доить.

Основные методы селекции. Основными методами селекции являются отбор и гибридизация.

Отбор. Отбор бывает массовым и индивидуальным. Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим признакам и, как правило, используется в растениеводстве при работе с перекрестноопыляющимися растениями (рожь, кукуруза, подсолнечник и др.). Из огромного количества растений отбирается группа лучших по определенным свойствам растений. Их семена на следующий год высевают и из полученного потомства вновь отбирают лучшие растения, семенами которых засевают новое поле. Если продуктивность и другие признаки популяции улучшились, можно считать, что массовый отбор по фенотипу был эффективен. Таким способом выведены многие сорта культурных растений.

В отличие от массового при индивидуальном отборе выбирают отдельных особей и потомство каждой их них изучают в ряду поколений. Это позволяет достаточно точно оценить генотип каждого родительского организма и выбрать для дальнейшей работы те особи, которые оказываются наиболее оптимальными по сочетанию полезных для человека признаков и свойств. Сорта и породы, получаемые в результате индивидуального отбора, отличаются высокой однородностью и постоянством признаков (рис. 90).

Гибридизация. Наряду с отбором важным методом селекции является гибридизация (скрещивание). Различают внутривидовую и межвидовую (отдаленную) гибридизации.

В основе внутривидовой гибридизации лежит направленное скрещивание особей, обладающих определенными свойствами, с целью получения потомства с максимальным проявлением этих качеств. Например, один сорт растений обладает высокой продуктивностью, но легко заражается грибковыми болезнями, а другой, обладая высокой устойчивостью к заболеваниям, производит гораздо меньше семян. Скрещивая эти два сорта, в потомстве можно получить различные сочетания признаков, среди которых будут высокопродуктивные и одновременно устойчивые к заражению растения.

Отдаленная гибридизация заключается в скрещивании разных видов. В растениеводстве с помощью отдаленной гибридизации создана новая зерновая культура – тритикале, гибрид ржи с пшеницей.

Классическим примером получения межвидовых гибридов в животноводстве является мул, полученный при скрещивании осла с кобылицей, который значительно превосходит родителей по выносливости и работоспособности. В Казахстане методом межвидовой гибридизации диких горных баранов-архаров с тонкорунными овцами была создана знаменитая архаромериносная порода овец.

Однако применение межвидовых скрещиваний имеет определенные сложности, потому что получаемые гибриды часто оказываются бесплодными (стерильными) или низкоплодовитыми. Сейчас существуют разные способы решения этой проблемы. В селекции растений способ получения плодовитых отдаленных гибридов методом полиплоидии впервые разработал известный российский ученый Георгий Дмитриевич Карпеченко (1899–1942).

При скрещивании разных пород животных или сортов растений, а также при межвидовых скрещиваниях в первом поколении у гибридов повышается жизнеспособность и наблюдается мощное развитие. Явление превосходства гибридов по своим свойствам родительских форм получило название гетерозиса, или гибридной силы (рис. 91).

Нередко в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Широко распространены полиплоидные сорта клевера, сахарной свеклы, ржи, гречихи.

В настоящее время человечество использует для сельскохозяйственного производства около 10 % всей поверхности суши. Увеличивать эту долю уже невозможно, потому что практически все резервы исчерпаны. Тем большее значение приобретает селекционная работа ученых, которые, опираясь на основные закономерности наследственности и изменчивости, создают новые высокопродуктивные породы и сорта. В последние годы селекция активно вводит в практику приемы и методы генной и клеточной инженерии.

 

ЗАЧЕТ ПО ТЕМЕ «СЕЛЕКЦИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ» 1. Выберите один правильный ответ. 1. Какое из определений селекции наиболее точно?

а) Селекция ­ это отбор наиболее ценных для человека растений и пород животных.

б) Селекция — род практической деятельности людей, связанный с выведением новых сортов растений и пород животных.

в) Селекция — это наука о культурных сортах растений и породах животных. 2. Главным фактором одомашнивания растений и животных служит: а) искусственный отбор; б) естественный отбор; в) приручение. 3. Какая группа растений относится к Средиземноморскому центру происхождения культурных растений а) рис, лен, шелковица; б) хлопчатник, арбуз, кофе; в) капуста, брюква, люпин. 4. Каким образом можно быстрее получить чистую исходную линию сорта гороха? а) путем искусственного опыления; б) перекрестным опылением; в) отбором необходимых по фенотипу растений. 5. Основным критерием для установления родства между видами является: а) внешнее сходство; б) генетическое сходство; в) общие центры происхождения. 6. Какая группа растений относится к Южноамериканскому центру происхождения культурных растений?

а) бананы, кофе, сорго; б) кукуруза, табак, какао; в) арахис, ананас, картофель. 7. Практическое значение учения Н. И. Вавилова заключается в том, что: а) его учение позволило разработать методы искусственного получения мутаций; б) его учение позволило целенаправленно выводить новые сорта растений; в) его учение позволило одомашнить новые виды животных. 8. Какой из центров многообразия может иметь второе название ­ Абиссинский? а) Южноамериканский; б) Средиземноморский; в) Африканский. 9. В настоящее время в селекции применяется:

а) естественный отбор; б) бессознательный искусственный отбор; в) сознательный искусственный отбор.

10. Длина шерсти овец в большей степени зависит: а) от условий среды; б) от генотипа; в) от формы отбора. 11. В растениеводстве чистая линия ­ это:

а) потомство, полученное перекрестным опылением; б) потомство одной самоопыляющейся особи; в) гетерозисное потомство. 12. Одним из эффектов, сопровождающих получение чистых линий, является: а) повышение плодовитости и жизнеспособности организмов; б) бесплодие потомства; в) снижение жизнеспособности. 13. Какой из типов размножения растений повышает гетерозиготность популяции? а) перекрестное опыление; б) самоопыление; в) вегетативное размножение. 14. Каким из перечисленных способов можно добиться улучшения качества породы или сорта?

а) систематическим близкородственным скрещиванием; б) постоянным скрещиванием межлинейных гибридов друг с другом; в) скрещиванием чистых линий с последующим отбором нужных комбинаций. 15. В семеноводстве создают большое число самоопыляемых линий для того, чтобы уже в первом поколении:

а) повысить жизнеспособность растений;б) получить разнообразие исходных форм для дальнейшей работы; в) повысить гетерозиготность потомства. 16. Какой процент гетерозиготных форм получится при скрещивании двух генетически отличающихся чистых линий? а) 50 %; б) 75 %; в) 100 %.

17. Явление гетерозиса затухает в последующих поколениях потому, что: а) повышается гетерозиготность потомства; б) повышается гомозиготность потомства; в) повышается полиплоидность потомства. 18 Преимущества полиплоидных форм заключается в том, что они: а) гомозиготны по большинству требуемых признаков; б) более устойчивы к влияниям внешней среды; в) наиболее удобны в селекционной работе.

19. Тритикале ­ это гибрид:

 а) ржи и ячменя; б) пшеницы и овса; в) ржи и пшеницы. 20. В каком случае появляется плодовитое потомство при отдаленной гибридизации? а) оба родителя обладают диплоидным набором хромосом; б) один из родителей диплоиден, другой ­ полиплоиден.; в) оба родителя ­ полиплоиды. 21. Отдаленные гибриды, полученные И. В. Мичуриным, наиболее эффективно размножаются:

 а) вегетативно; б) половым путем; в) вообще не способны к размножению. 22. При выведении новой породы животных основным методом контроля должен быть: а) метод испытания по потомству; б) отдаленная гибридизация; в) инбридинг 23. К искусственным мутагенам относятся:

а) рентгеновские лучи; б) антибиотики; в) антитела.

24. Результатом мутации является:

а) обязательное изменение фенотипа; б) обязательное изменение генотипа; в) обязательное изменение и генотипа и фенотипа.

25. Полиплоидия относится:

 а) к генным мутациям; б) к хромосомным мутациям; в) к геномным мутациям.

26. Особенностью селекции животных является:

 а) неприменимость методов гибридизации; б) неспособность к бесполому размножению; в) отсутствие мутаций. 27. Искусственным выращиванием биомассы женьшеня из отдельных его клеток на питательных средах занимается: а) генная инженерия; б) клеточная инженерия; в) микробиология; г) животноводство. 28. Какое направление биотехнологии позволило ввести в бактерию ген гормона роста человека, чтобы поставить синтез этого гормона на промышленную основу? а) генная инженерия; б) клеточная инженерия; в) гибридизация соматических клеток; г) клонирование клеток гипофиза человека.

Задание 2. Выберите несколько правильных ответов. 1. Микроорганизмы используются в промышленном производстве: а) витаминов; б) муки; г) кефира; д) лекарственных препаратов; в) минеральных солей; е) гормонов.

2. Для совмещения в одном организме хозяйственно­ценных признаков разных видов используют методы: а) отдаленной гибридизации; б) клеточной инженерии; в) инбридинга; г) полиплоидии; д)аутбридинга; е) хромосомной инженерии.