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
1 из 25
Презентация на тему: Селекция
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
Селекция – наука, которая изучает биологические основы и методы создания новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, а также улучшения уже существующих форм.Отрасль с.-х. производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов с.-х. культур, пород животных.
№ слайда 3
Описание слайда:
С методической точки зрения в селекции объединяются подходы присущие, с одной стороны, для генетики, с другой стороны, для популяционной и эволюционной биологии. Исходя из этих подходов, селекция разрабатывает конкретные приемы, которые используются на практике в улучшении отдельных пород и сортов.
№ слайда 4
Описание слайда:
Направленность теоретических и практических изысканий в селекции всегда определяется конкретными потребностями человека в разных аспектах. Главным из них является необходимость решения продовольственной проблемы, особенно в тех регионах, которые по своим климатогеографическим характеристикам являются неблагоприятными для производства продуктов питания. Сюда относится создание морозоустойчивых, засухоустойчивых сортов растений, сортов устойчивых к полеганию, к воздействию резких перепадов температур, к засоленности почв и т.д. Другим примером использования наработок селекции является пушное звероводство, в котором большое значение имеют потребности рынка. Подобных примеров можно приводить очень много.
№ слайда 5
Описание слайда:
Основными направлениями селекции являются: высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;качество продукции (например, вкус, внешний вид, лежкость плодов и овощей, химический состав зерна - содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т.д.); физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям); интенсивный путь развития (у растений - отзывчивость на удобрения, полив, а у животных - «оплата» корма и т. п.).
№ слайда 6
Описание слайда:
Модели пород и сортов Современная селекция, особенно в развитых странах, к настоящему времени достигла больших успехов, причем создание новых пород и сортов и совершенствование старых с каждым годом достигается с большим трудом. Поэтому, в настоящее время в селекции больший упор делают на моделирование т.н. «идеальных» пород (вверху) и сортов (внизу). При создании таких моделей обычно учитывают их назначение и все те компоненты, из которых будет складываться показатель продуктивности. Например, при создании модели современного сорта яровой пшеницы предполагается наличие крупного прямого остистого колоса, удобного в обработке, прочного короткого стебля, устойчивого к полеганию и удобного в механизированной уборке.
№ слайда 7
Описание слайда:
Продуктивность основным показателем, который с точки зрения селекции наиболее важен, является показатель продуктивности. К показателю продуктивности можно, например, отнести массу, рост животных, молочность, яйценоскость, структуру шерсти, урожайность, наличие определенных компонентов в плодах, семенах и т.д.
№ слайда 8
Описание слайда:
Особенности признаков продуктивности Во-первых, важной особенностью практически всех элементов продуктивности является их непрерывное варьирование, характерное для количественных признаков.Вторая основная особенность этих признаков – это зависимость их проявления от большого числа генов, взаимодействующих между собой. Т.о. речь идет о том, что большинство из хозяйственно ценных признаков наследуется полигенно. Наконец, третья особенность этих признаков заключается в том, что они подвержены влиянию модификационной изменчивости, которая еще больше нивелирует различия между фенотипами. Таким образом, изменчивость по количественным признакам оказывается непрерывной, а не дискретной.
№ слайда 9
Описание слайда:
Факторы успешности селекции величина изменчивости селекционируемого признака; разница между средней величиной селекционируемого признака у отобранных животных и средней величиной этого же признака в популяции (селекционный дифференциал); доля генотипической изменчивости в общем фенотипическом разнообразии признака, т.е. наследуемость; число отобранных признаков и генетическая связь между ними; интервал между поколениями, который определяется как средний возраст родителей при рождении потомства, предназначенного для получения следующего поколения.
№ слайда 10
Описание слайда:
Коэффициент наследуемости Известно, что изменчивость может быть обусловлена за счет действия факторов среды (паратипическая изменчивость). С другой стороны, существует генотипическая изменчивость, обусловленная изменениями собственно генотипа. Для выделения доли генотипической изменчивости рассчитывают коэффициент наследуемости, который представляет собой конкретную характеристику признака в данной группе особей. Этот показатель варьирует не только для разных признаков, но и для разных популяций, в зависимости от уровня их гетерозиготности. Чем выше гетерозиготность, тем больше коэффициент наследуемости и тем эффективнее будет селекция по данному признаку.
№ слайда 11
Описание слайда:
Искусственный отбор Основным методическим приемом, которым пользуются в селекционной практике, является отбор. Искусственный отбор имеет много сходств с естественным отбором, являющимся основным фактором эволюции, однако имеется и целый ряд отличий. Во-первых, искусственный отбор всегда проводится при определенных условиях, избираемых селекционером. Условия можно варьировать по таким показателям как температура, влажность, освещенность, условия кормления и др. Во-вторых, искусственный отбор, в отличие от естественного, далеко не всегда ведется в сторону проявления адаптивного признака, т.к. направлен на селекцию признаков выгодных лишь для человека. Наконец, в-третьих, искусственный отбор проводят при строго контролируемых скрещиваниях небольшого числа особей, в то время как естественный отбор преимущественно идет в условиях приближающихся к панмиксии.
№ слайда 12
Описание слайда:
Массовый отбор В селекции существуют два основных типа отбора: массовый и индивидуальный. Массовый отбор проводится по внешним фенотипическим характеристикам. Он может быть достаточно эффективен лишь в отношении признаков, контролируемых одним или немногими генами – качественных признаков. К качественным признакам относят масть, цвет и блеск шерсти, группы крови, рогатость или комолость и т.п. Важную роль в этом случае играет коэффициент наследуемости признака: чем выше его показатель, тем эффективнее будет отбор.
№ слайда 13
Описание слайда:
Индивидуальный отбор Селекцию признаков, наследуемых полигенно, проводят, используя индивидуальный тип отбора. Он основан на всесторонней оценке генотипа растения или животного. Обычно получают потомство селекционируемого организма и оценивают его показатели. При этом популяцию разделяют на семьи или используют потомство от самоопыления отдельных растений (в тех случаях, где это возможно).
№ слайда 14
Описание слайда:
Типы скрещиваний Отбор в селекции сочетается с разными типами скрещиваний. Существует два основных типа скрещиваний: инбридинг – близкородственное скрещивание и аутбридинг – неродственное скрещивание. Разновидностью аутбридинга является т.н. кроссбридинг – межлинейное или межпородное скрещивание. 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 в пределах одного вида дает вполне нормальных гибридов (метисов).
№ слайда 15
Описание слайда:
№ слайда 16
Описание слайда:
Инбридинг - применяют для разложения популяции на гомозиготные линии с целью выявления фенотипических эффектов рецессивных генов и для гомозиготизации особей по генам, контролирующим селекционируемый признак. Как правило, инбридинг сопровождается т.н. инбредной депрессией, обусловленной гомозиготным состоянием неблагоприятных рецессивных аллелей. С другой стороны, инбридинг приводит к выравниванию линий, делает их более гомогенными по большинству признаков и, следовательно, более удобными для дальнейшего отбора. Инбредное вырождение у кукурузы; Р – сорт до начала инбридинга, J1 –J7 – поколения, полученные в результате самоопыления (из С.М. Гершензона, 1979)
№ слайда 17
Описание слайда:
Аутбридинг, гетерозис В противовес инбридингу, аутбридинг повышает уровень гетерозиготности потомства и, соответственно, уровень гетерозиготности популяции. К последствиям аутбридинга относится явление гетерозиса (гибридной силы) которое проявляется в превосходстве гибрида над обеими родительскими формами. Проявление гетерозиса в различных поколениях гибридной кукурузы. 1,2 – исходные родительские формы, 3 – гибриды F1, 4-10 – гибриды последующих поколений
№ слайда 18
Описание слайда:
Гетерозис - широко применяется в селекции растений, однако механизм его к настоящему времени остается невыясненным. Существует несколько теорий, которые объясняют гетерозис; в т.ч. теория «доминирования», согласно которой гетерозис обусловлен наличием у гибридов подбора благоприятных доминантных аллелей разных типов, взаимодействующих по комплементарному типу. Другие теории – «сверхдоминирования» объясняет гетерозис за счет преимущества гетерозиготного состояния генотипа над гомозиготным; - теория «компенсаторных комплексов» - гетерозис обеспечивается комплексом генов, нивелирующим отрицательные эффекты высокого уровня гомозиготности и дающим при гибридизации эффект гибридной силы. Особенностью гетерозиса, затрудняющей использование в селекции, является затухание его эффекта в ряду поколений. Пути закрепления гетерозиса обычно связывают с переводом гибридов к бесполому размножению.
Описание слайда:
Использование полиплоидии В селекции используется также эффекты аллополиплоидии. Это выражается в методе отдаленной гибридизации (межвидовой и межродовой). Ограничением этого метода служит стерильность аллополиплоидов, однако он вполне применим для форм, которые можно размножать вегетативно. Отдаленная гибридизация широко применяется при получении новых форм плодовых растений, злаков.
№ слайда 21
Описание слайда:
Использование полиплоидии Например, в результате гибридизации пшеницы и ржи был получен целый ряд новых форм, объединенных названием тритикале. Тритикале обладают хорошей зимостойкостью, устойчивостью к болезням и высокой урожайностью. Колосья пшенично ржаного амфидиплоида тритикале (2) и исходных видов пшеницы (1) и ржи (3).(из www. dooksite.ru)
№ слайда 22
Описание слайда:
Использование мутаций В селекции используется также и мутационный процесс, как спонтанный, так и индуцированный. Спонтанные мутанты используются в основном в селекции растений (плодовые формы, кукуруза с повышенным содержание лизина, люпин, не содержащий алкалоидов, сорта пшеницы, устойчивые к желтой ржавчине и др.). 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.
№ слайда 23
Описание слайда:
Использование мутаций Применение радиационных и химических мутагенных воздействий также позволяет селекционерам получать новые полезные формы растений, животных и микроорганизмов. Известны, например, работы Густафсона по получению мутантов ячменя с повышенной урожайностью зерна и укороченным стеблем. Индуцированные радиацией перестройки хромосом были успешно использованы В.А.Струнниковым в селекции шелкопряда. Метод Струнникова был основан на получении в потомстве с помощью системы сбалансированных леталей лишь особей мужского пола, т.к. самцы у шелкопряда образуют коконы на 25-30% более продуктивные, чем самки.
Описание слайда:
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
Селекция растений Задачи: Дать характеристику основным методам селекции растений Генетика и селекция
2 слайд
Описание слайда:
Селекция -наука о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растении. Селекция - процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.
3 слайд
Описание слайда:
На необходимость использовать в селек-ции растений все видовое многообразие флоры нашей планеты указывал еще академик Николай Иванович Вавилов, выдающийся генетик и селекционер. Сейчас коллекция культурных и диких растений, начало которой положил Н. И. Вавилов, включает более 320 тыс. образцов.
4 слайд
Описание слайда:
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
5 слайд
Описание слайда:
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
6 слайд
Описание слайда:
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
7 слайд
Описание слайда:
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!
8 слайд
Описание слайда:
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
9 слайд
Описание слайда:
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
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
