Особенности селекции растений, животных и микроорганизмов.

Тема. Основы селекции.

План:

1. История развития селекции.

2. Основные методы селекции.

3. Особенности селекции растений, животных и микроорганизмов.

История развития селекции.

Термин «селекция» происходит от лат. selectio – отбор.

Селекция - наука о создании новых и улучшении ранее известных пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов.

Порода, сорт или штамм - это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными наследственными свойствами.

Основная задача селекции – получение живых организмов с необходимыми человеку качествами. Научной основой селекции является генетика, молекулярная биология, экология, экономика.

Большой вклад в развитие селекции внесли такие ученые, как Н.И. Вавилов, И.В. Мичурин, Г.Д. Карпеченко, Д.К. Беляев, Н.В. Цицин и др.

Значение работ Н.И. Вавилова:

- Вавилов создал огромную коллекцию семян разных растений со всего земного шара. Коллекция является генофондом – исходным материалом для селекции.

- Изучая многообразие и географическое распространение культурных растений, Вавилов установил закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием - выделил семь центров происхождения и разнообразия культурных растений. Каждый центр является родиной определенных культурных растений, где сосредоточенно наибольшее число сортов, разновидностей данной культуры. Знание центров происхождения культурных растений дает возможность селекционерам подбирать исходный материал, выявлять пути эволюции, изучать гомологические ряды наследственной изменчивости.

- Вавиловым был сформулирован «закон гомологических рядов» - о генетической близости родственных групп растений. Суть его заключается в том, что генетически близкие виды и роды обладают сходной наследственной изменчивостью. Имеющиеся у одного вида мутации будут непременно выявлены и у родственных видов. Например, гемофилия бывает у мышей, кошек, человека; мутации альбинизма свойственны всем позвоночным.

Значение работ Г.Д. Карпеченко:

- Карпеченко впервые получил плодовитый межродовый гибрид.

Он скрестил редьку (2п = 18 редечных хромосом, следовательно половые клетки (п) несут 9 хромосом) и капусту (2п = 18 капустных хромосом, п = 9 хромосом). У гибрида 2п = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных. Поскольку хромосомы редьки и капусты разные, они не коньюгируют в ходе мейоза, нормальных гамет у гибрида не образуется и он оказывается бесплодным. Для преодоления бесплодия гибрида, наборы хромосом у обеих родительских пар были удвоены. В результате кариотип стал включать 36 парных хромосом (2п редьки + 2п капусты), при мейозе редечные (9+9) хромосомы коньюгировали с редечными, а 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.

Основными методами селекции являются гибридизация и отбор.

1. Гибридизация (скрещивание) применяется для получения новых пород животных и сортов растений. Различают два типа гибридизации:

а). Внутривидовая – скрещивание особей одного вида, при этом применяется:

- близкородственное скрещивание - инбридинг - проводится между братьями и сестрами или между родителями и потомством. При этом в потомстве повышается доля гомозиготных организмов, что способствует закреплению наследственных свойств. Однако при этом у поколения могут появиться рецессивные вредные мутации, что приводит к снижению жизнеспособности.

- неродственное скрещивание - аутбридинг – проводится между неродственными особями одного вида. Аутбридинг переводит вредные мутации в гетерозиготное состояние, тем самым оказывая на организм положительное влияние.

б). Межвидовая (отдаленная) – скрещивание особей разных видов. Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм. С помощью этого метода создан капустно-редичный гибрид, тритикале (гибрид пшеницы и ржи), церапарус (вишня + черемуха) и др. У животных таким образом получают мулов (гибрид осла и лошади), мул более терпелив, устойчив, вынослив и живут дольше, чем лошади, и менее упрямые, более быстрые и умные, чем ослы; гибрид осла и; зубр + американский бизон = зубробизон - порода была создана, чтобы объединить характеристики обоих животных и с целью увеличить производство говядины.

Отдаленные гибриды обычно бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются и процесс коньюгации невозможен, в результате нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у растений удается с помощью полиплоидии – увеличение числа хромосомных наборов. Этот прием впервые применил Г.Д. Карпеченко.

2. Отбор. Отбор, проводимый человеком, называют искусственным. Известны две формы искусственного отбора:

а). Стихийный (бессознательный) – отбор человек производил с древнейших времен, когда он не ставил перед собой цель вывести породу или сорт с наперед заданными качествами.

б). Методический (целенаправленный) – человек заранее ставит перед собой цель и предвидит её результаты. Различают массовый и индивидуальный методический отбор.

- Массовый проводится по фенотипу особей, отбираются группы сходных по фенотипу особей. Чаще применяется в селекции растений. Таким образом был выведен сорт ржи «Вятка», многие сорта клевера.

- Индивидуальный – проводится на основе индивидуальной наследственной изменчивости особи. При этом выделяют одну особь с желаемым признаком и получают от неё потомство. Например, благодаря индивидуальному отбору, от одного вида собаки получено все разнообразие пород; от одного дикого сизого голубя выведено примерно 150 пород домашних голубей.

Тема. Основы селекции.

План:

1. История развития селекции.

2. Основные методы селекции.

3. Особенности селекции растений, животных и микроорганизмов.

История развития селекции.

Термин «селекция» происходит от лат. selectio – отбор.

Селекция - наука о создании новых и улучшении ранее известных пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов.

Порода, сорт или штамм - это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными наследственными свойствами.

Основная задача селекции – получение живых организмов с необходимыми человеку качествами. Научной основой селекции является генетика, молекулярная биология, экология, экономика.

Большой вклад в развитие селекции внесли такие ученые, как Н.И. Вавилов, И.В. Мичурин, Г.Д. Карпеченко, Д.К. Беляев, Н.В. Цицин и др.

Значение работ Н.И. Вавилова:

- Вавилов создал огромную коллекцию семян разных растений со всего земного шара. Коллекция является генофондом – исходным материалом для селекции.

- Изучая многообразие и географическое распространение культурных растений, Вавилов установил закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием - выделил семь центров происхождения и разнообразия культурных растений. Каждый центр является родиной определенных культурных растений, где сосредоточенно наибольшее число сортов, разновидностей данной культуры. Знание центров происхождения культурных растений дает возможность селекционерам подбирать исходный материал, выявлять пути эволюции, изучать гомологические ряды наследственной изменчивости.

- Вавиловым был сформулирован «закон гомологических рядов» - о генетической близости родственных групп растений. Суть его заключается в том, что генетически близкие виды и роды обладают сходной наследственной изменчивостью. Имеющиеся у одного вида мутации будут непременно выявлены и у родственных видов. Например, гемофилия бывает у мышей, кошек, человека; мутации альбинизма свойственны всем позвоночным.

Значение работ Г.Д. Карпеченко:

- Карпеченко впервые получил плодовитый межродовый гибрид.

Он скрестил редьку (2п = 18 редечных хромосом, следовательно половые клетки (п) несут 9 хромосом) и капусту (2п = 18 капустных хромосом, п = 9 хромосом). У гибрида 2п = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных. Поскольку хромосомы редьки и капусты разные, они не коньюгируют в ходе мейоза, нормальных гамет у гибрида не образуется и он оказывается бесплодным. Для преодоления бесплодия гибрида, наборы хромосом у обеих родительских пар были удвоены. В результате кариотип стал включать 36 парных хромосом (2п редьки + 2п капусты), при мейозе редечные (9+9) хромосомы коньюгировали с редечными, а 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.

Основными методами селекции являются гибридизация и отбор.

1. Гибридизация (скрещивание) применяется для получения новых пород животных и сортов растений. Различают два типа гибридизации:

а). Внутривидовая – скрещивание особей одного вида, при этом применяется:

- близкородственное скрещивание - инбридинг - проводится между братьями и сестрами или между родителями и потомством. При этом в потомстве повышается доля гомозиготных организмов, что способствует закреплению наследственных свойств. Однако при этом у поколения могут появиться рецессивные вредные мутации, что приводит к снижению жизнеспособности.

- неродственное скрещивание - аутбридинг – проводится между неродственными особями одного вида. Аутбридинг переводит вредные мутации в гетерозиготное состояние, тем самым оказывая на организм положительное влияние.

б). Межвидовая (отдаленная) – скрещивание особей разных видов. Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм. С помощью этого метода создан капустно-редичный гибрид, тритикале (гибрид пшеницы и ржи), церапарус (вишня + черемуха) и др. У животных таким образом получают мулов (гибрид осла и лошади), мул более терпелив, устойчив, вынослив и живут дольше, чем лошади, и менее упрямые, более быстрые и умные, чем ослы; гибрид осла и; зубр + американский бизон = зубробизон - порода была создана, чтобы объединить характеристики обоих животных и с целью увеличить производство говядины.

Отдаленные гибриды обычно бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются и процесс коньюгации невозможен, в результате нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у растений удается с помощью полиплоидии – увеличение числа хромосомных наборов. Этот прием впервые применил Г.Д. Карпеченко.

2. Отбор. Отбор, проводимый человеком, называют искусственным. Известны две формы искусственного отбора:

а). Стихийный (бессознательный) – отбор человек производил с древнейших времен, когда он не ставил перед собой цель вывести породу или сорт с наперед заданными качествами.

б). Методический (целенаправленный) – человек заранее ставит перед собой цель и предвидит её результаты. Различают массовый и индивидуальный методический отбор.

- Массовый проводится по фенотипу особей, отбираются группы сходных по фенотипу особей. Чаще применяется в селекции растений. Таким образом был выведен сорт ржи «Вятка», многие сорта клевера.

- Индивидуальный – проводится на основе индивидуальной наследственной изменчивости особи. При этом выделяют одну особь с желаемым признаком и получают от неё потомство. Например, благодаря индивидуальному отбору, от одного вида собаки получено все разнообразие пород; от одного дикого сизого голубя выведено примерно 150 пород домашних голубей.

Особенности селекции растений, животных и микроорганизмов.