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

• Учение об исходном материале
• Учение о типах и источниках наследственной изменчивости
• Учение о роли среды в развитии признаков и свойств
• Теория искусственного отбора

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

• Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции – учение об исходном материале – фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений».

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

• Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920–1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.
• Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7. Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.

Основные методы селекции

• Отбор
• Гибридизация
• Мутагенез
• Биотехнология (клеточная и генная инженерия)

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:

• характерно только половое размножение;
• очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет);
• количество особей в потомстве невелико

Основные методы селекции животных

• Одомашнивание
• Отбор
• Гибридизация

Гибридизация

животных

Аутбридинг

Инбридинг

родственная гибридизация

неродственная гибридизация

Можно ли по внешнему виду определить направление разведения животных?

• Ярославская порода крупного рогатого скота, молочного направления.

• Казахская белоголовая порода мясного направления.

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.

• Мул -помесь осла и лошади.

• Мулов легче разводить и обычно они крупнее лошаков. Самцы мулов и лошаков бесплодны, как и большинство самок. Это происходит из-за разного количества хромосом у лошадей (64 хромосомы) и ослов (62 хромосомы).

• Т игроле в - это помесь самца тигра и самки льва. Они имеют склонность к карликовости и обычно по размерам меньше своих родителей. Самцы бесплодны, в то время как самки порой могут приносить потомство.

• Лигр - это помесь самца льва и самки тигра. Они являются самыми крупными из семейства кошачьих в мире. Самцы бесплодны, в то время как самки порой могут приносить потомство.

Верблюлама

• Верблюлама Это гибрид верблюда и ламы. Рождаются на свет в результате искусственного оплодотворение, поскольку различие размеров животных не допускает естественного размножения. У верблюламы обычно короткие уши и длинный хвост, как у верблюда, но раздвоенное копыто, как у ламы. И главное – у верблюлам отсутствует горб .

• Косаткодельфин - это редкий гибрид дельфина семейства афалина и малой черной косатки. В неволе живут всего два экземпляра – в морском парке на Гавайях. Размеры косаткодельфина представляют собой нечто среднее между размерами исходных видов. Первым гибридом стал косаткодельфин по кличке Кекаималу. Его помесь видна даже по зубам: у афалины - 88 зубов, к косатки - 44, а у Кекаималу - 66.

Селекция микроорганизмов

Особенности:

• у селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток;
• более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении;
• простота генетической организации бактерий: значительно меньшее количество генов, их генетическая регуляция более простая, взаимодействия генов просты или отсутствуют.

Методы селекции микроорганизмов

• различные способы рекомбинирования генов: конъюгация, трансдукция, трансформация
• индуцирование мутаций

Использование микроорганизмов в жизни человека и сельскохозяйственных животных

• Синтез пищевых добавок и питательных веществ
• Синтез биологически активных веществ
• Производство лекарств
• Производство кормов для животных

Биотехнология

• Новая область биологии
• Промышленное использование биологических процессов и систем на основе получения высокоэффективных микроорганизмов культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами

• Клеточная и генная инженерии

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

• Из него получают лекарство циклоспорин, который применяют при пересадки органов. Он предупреждает отторжения аллотрансплантатов почек, печени, сердца, легкого, поджелудочной железы.

Закрепление знаний

Вам необходимо вывести новый сорт, породу, штамм.

• Какими признаками вы наделили бы его?
• Почему?
• Какими методами вы будете пользоваться при выведении нового сорта, породы, штамма?
• Где вы будете искать источники новых генов, формирующих лучшие продуктивные качества вашего сорта, породы, штамма?

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

«Основы селекции» - Гетерозис. Клеточная инженерия. Задачи селекции. Юго-Западноазиатский центр. Основные методы селекционной работы. Инбридинг. Основы селекции растений, животных, микроорганизмов. Потомки от скрещивания чистых линий превосходят по качествам родительские формы. Селекция микроорганизмов. Главные центры происхождения культурных растений.

«Основные методы селекции» - Особенности селекции животных: Теоретической основой селекции является генетика. 8. Соматические мутации широко используются в селекции вегетативно размножающихся растений. 1. Внутрипородное разведение: направлено на сохранение и улучшение породы. С жестким отбором! 7. Отдаленная гибридизация – скрещивание растений, относящихся к разным видам.

«Селекция микроорганизмов» - Внутрипородное. Рыб 13. В настоящее время, человек разводит следующие виды животных: Изучение новой темы IV. Отбор. 5.Невероятная продуктивность. Разработка новых методов переработки и хранения пищевых продуктов с использованием микроорганизмов. Новейшие методы. Пчел 17. Назовите породы, разводимые у нас в республике?

«Селекция растений и животных» - Очень широко применяется для получения с/х продукции в растениеводстве и животноводстве. 6. Североафриканский. Был получен гибрид Рафанобрассика. Центральноамериканский центр: охватывает большую территорию Мексики и Центральной Америки. Получена от скрещивания китайки (слева вверху) и Крымского сорта Кандиль-синап.

«Селекция яблони» - Богатырь Ренет Черненко. Успенское Флагман. Валюта Стела. Бельфлер-китайка Пепин шафранный. Колонновидные сорта. Иммунные сорта. Сорта селекции С.Ф.Черненко. Сорта селекции И.В.Мичурина.

«Селекция урок» - 1. Отбор а) массовый отбор- отбирается группа лучших по свойствам растений. Порода, сорт -. Успехи советских селекционеров. 1887-1943. Н.С.Бутарин. Гибридизация. Методы селекции растений и животных. Селекция животных. Гетерозис. Основная задача селекции. Урок биологии в 9 классе. П.П.Лукьяненко –создал ряд сортов озимой пшеницы.

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.

Cлайд 1

Тема: «Селекция растений» Задачи: Изучить центры происхождения культурных растений, основные методы селекции растений. Пименов А.В. Глава IХ. Генетика и селекция

Cлайд 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