Школа № 643
Реферат з біології
"Методи селекції"
Учениці 9Б класу
Жарової Анни
Учитель Дубовик О. А.
Санкт-Петербург 2008-2009
Зміст
Визначення селекції, основні методи
Методи селекції рослин
Методи селекції тварин
Історія селекції
Вчені, які зробили внесок у розвиток селекції і генетики
Приклади селекції живих організмів
Список використаних джерел
Визначення селекції, основні методи
Селекція - це еволюція, керована людиною
М. І. Вавілов
Селекція - наука про методи створення та поліпшення порід тварин, сортів рослин, штамів мікроорганізмів з метою збільшення їх продуктивності, підвищення стійкості до хвороб, шкідників, пристосування до місцевих умов та інше. Селекцією називають також галузь сільського господарства, що займається виведенням нових сортів і гібридів сільськогосподарських культур і порід тварин. Основними методами селекції є відбір і гібридизація, а також мутагенез (створюючий метод в селекції вищих рослин та мікроорганізмів, який дозволяє штучно отримувати мутації з метою збільшення продуктивності), поліплоїдії (кратне збільшення диплоїдного або гаплоїдного набору хромосом, викликане мутацією), клітинна (сукупність методів конструювання кліток нового типу на основі їх культивування, гібридизації та реконструкції) та генна інженерія (наука, що створює нові комбінації генів у молекулі ДНК). Як правило, ці методи комбінують. У залежності від способу розмноження виду застосовують масовий або індивідуальний відбір. Схрещування різних сортів рослин та порід тварин - основа підвищення генетичного різноманіття потомства
Методи селекції рослин
Основні методи селекції рослин зокрема - відбір та гібридизація. Для перехресно-обпилюваних рослин застосовують масовий відбір особин з бажаними властивостями. В іншому випадку неможливо отримати матеріал для подальшого схрещування. Якщо ж бажано отримання чистої лінії - тобто генетично однорідного сорти, то застосовують індивідуальний відбір, при якому шляхом самозапилення отримують потомство від однієї єдиної особини з бажаними ознаками.
Для закріплення корисних спадкових властивостей необхідно підвищити гомозиготність нового сорту. Іноді для цього застосовують самозапилення перехресно-обпилюваних рослин. При цьому можуть фенотипічно проявитися несприятливі дії рецесивних генів. Основна причина цього - перехід багатьох генів у гомозиготний стан. У будь-якого організму в генотипі поступово накопичуються несприятливі мутантні гени. Вони найчастіше рецесивні, і фенотипово не виявляються. Але при самозапиленні вони переходять в гомозиготний стан, і виникає несприятливе спадкове зміна. У природі в самозапильних рослин рецесивні мутантні гени швидко переходять в гомозиготний стан, і такі рослини гинуть.
Незважаючи на несприятливі наслідки самозапилення, його часто застосовують у перехресно-обпилюваних рослин для отримання гомозиготних ("чистих") ліній з потрібними ознаками. Це призводить до зниження врожайності. Проте потім проводять перехресне запилення між різними самозапильних лініями і в результаті в ряді випадків отримують високоврожайні гібриди, володіють потрібними селекціонеру властивостями. Це метод межлинейной гібридизації, при якому часто спостерігається ефект гетерозису (гетерозис - потужний розвиток гібридів, отриманих при схрещуванні "чистих" ліній, одна з яких гомозиготна по домінантним, інша - за рецесивним генам): гібриди першого покоління мають високою врожайністю і стійкістю до несприятливих впливів. Гетерозис характерний для гібридів першого покоління, які виходять при схрещуванні не тільки різних ліній, а й різних сортів і навіть видів. Основна причина гетерозису полягає в усуненні в гібридах шкідливого прояви накопичилися рецесивних генів. Інша причина - об'єднання в гібридах домінантних генів батьківських особин і взаємне посилення їх ефектів.
У селекції рослин широко застосовується експериментальна поліплоїдія, так як поліплоїди відрізняються швидким зростанням, великими розмірами і високою врожайністю. Отримують штучні поліплоїди за допомогою хімічних речовин, які руйнують веретено поділу, в результаті чого подвоївшись хромосоми не можуть розійтися, залишаючись в одному ядрі.
При створенні нових сортів за допомогою штучного мутагенезу дослідники використовують закон гомологічних рядів М. І. Вавилова. Організм, що отримав в результаті мутації нові властивості, називають мутантом. Більшість мутантів має знижену життєздатність і відсівається в процесі природного відбору. Для еволюції або селекції нових порід і сортів необхідні ті рідкісні особини, які мають сприятливі або нейтральні мутації.
Методи селекції тварин
Основні принципи селекції тварин не відрізняються від принципів селекції рослин. Однак селекція тварин має деякі особливості: для них характерно тільки статеве розмноження; в основному дуже рідка зміна поколінь (у більшості тварин через кілька років); кількість особин у потомстві невелика.
Одним з найважливіших досягнень людини на зорі його становлення і розвитку (10-12 тис. років тому) було створення постійного і досить надійного джерела продуктів харчування шляхом одомашнення диких тварин. Головним чинником одомашнення служить штучний відбір організмів, що відповідають вимогам людини. У домашніх тварин дуже розвинені окремі ознаки, часто непотрібні або навіть шкідливі для їхнього існування в природних умовах, але корисні для людини. Тому в природних умовах одомашнені форми існувати не можуть.
Одомашнення супроводжувалося відбором, спочатку несвідомим (відбір тих особин, які краще виглядали, мали більш спокійна вдача, володіли іншими цінними для людини якостями), потім усвідомленим, або методичним. Широке використання методичного відбору спрямоване на формування у тварин певних якостей, що задовольняють людини.
Відбір батьківських форм і типи схрещування тварин проводяться з урахуванням мети, поставленої селекціонером. Розводяться тварини оцінюються не тільки за зовнішніми ознаками, а й за походженням і якістю потомства. Тому необхідно добре знати їх родовід. За ознаками предків, особливо по материнській лінії, можна судити з відомою ймовірністю про генотип виробників.
У селекційній роботі з тваринами застосовують в основному два способи схрещування: аутбридинг (неродинне схрещування) і інбридинг (близкородственное).
Аутбридинг між особинами однієї породи або різних порід тварин, при подальшому суворому відборі призводить до підтримки корисних якостей і до посилення їх у низці наступних поколінь.
При інбридингу в якості вихідних форм використовуються брати і сестри чи батьки і потомство. Таке схрещування певною мірою аналогічно самозапиленню у рослин, що також призводить до підвищення гомозиготності і, як наслідок, до закріплення господарсько цінних ознак у нащадків.
У селекції інбридинг зазвичай є лише одним з етапів поліпшення породи. За ним слідує схрещування різних міжлінійних гібридів, в результаті якого небажані рецесивні алелі переводяться в гетерозиготне стан і шкідливі наслідки близькоспорідненого схрещування помітно знижуються.
У домашніх тварин, як і у рослин, спостерігається явище гетерозису: при міжпородних або міжвидових схрещуваннях у гібридів першого покоління відбувається особливо потужний розвиток і підвищення життєздатності.
Гетерозис широко застосовують у промисловому птахівництві та свинарстві, так як перше покоління гібридів безпосередньо використовують у господарських цілях.
Віддалена гібридизація домашніх тварин менш ефективна, ніж рослин. Міжвидові гібриди тварин часто бувають безплідними. Але в деяких випадках віддалена гібридизація супроводжується нормальним злиттям гамет, звичайним мейозом і подальшим розвитком зародка, що дозволило отримати деякі породи, що поєднують цінні ознаки обох використаних у гібридизації видів.
Історія селекції
Спочатку в основі селекції лежав штучний відбір, коли людина відбирає рослини або тварин з важливими його ознаками. До XVI-XVII ст. відбір відбувався несвідомо, тобто людина, наприклад, відбирав для посіву найкращі, найбільші насіння пшениці, не замислюючись про те, що він змінює рослини в потрібному йому напрямку.
Тільки за останнє століття людина, ще не знаючи законів генетики, став використовувати відбір свідомо або цілеспрямовано, схрещуючи ті рослини, які задовольняли його в найбільшою мірою.
Проте методом відбору людина не може отримати принципово нових властивостей в розводяться організмів, тому що при відборі можна виділити тільки ті генотипи, які вже існують в популяції. Тому для отримання нових порід і сортів тварин і рослин застосовують гібридизацію (схрещування), схрещуючи рослини з бажаними ознаками і, надалі, відбираючи з потомства ті особини, у яких корисні властивості виражені найбільш сильно.
Вчені, які зробили внесок у розвиток селекції і генетики
1) Г. Мендель
Цей німецький учений заклав основи сучасної генетики, встановивши в 1865 році принцип дискретності (переривчастості), успадкування ознак і властивостей організмів. Також він довів метод схрещування (на прикладі гороху) і обгрунтував три закони, названих пізніше його ім'ям.
2) Т. Х. Морган
На початку двадцятого століття цей американський біолог обгрунтував хромосомну теорію спадковості, згідно з якою спадкові ознаки визначаються хромосомами - органоидами ядра всіх клітин організму. Учений довів, що гени розташовані серед хромосом лінійно і що гени однієї хромосоми зчеплені між собою.
3) Ч. Дарвін
Цей учений, засновник теорії походження людини від мавпи, провів велику кількість дослідів по гібридизації, у ряді яких і була встановлена теорія про походження людини.
4) Т. Ферчайлд
Вперше в 1717 році отримав штучні гібриди. Це були гібриди гвоздик, отримані в результаті схрещування двох різних батьківських форм
5) І. І. Герасимов
У 1892 році російський ботанік Герасимов досліджував вплив температури на клітини зеленої водорості спірогира і виявив дивовижне явище - зміна числа ядер в клітині. Після впливу низькою температурою або снодійним, він спостерігав поява клітин без ядер, а також з двома ядрами. Перші незабаром гинули, а клітки з двома ядрами успішно ділилися. При підрахунку хромосом виявилося, що їх удвічі більше, ніж у звичайних клітинах. Так було відкрито спадкове зміна, пов'язане з мутацією генотипу, тобто всього набору хромосом у клітині. Воно отримало назву поліплоїдії, а організми із збільшеним числом хромосом - поліплоїдії.
5) М. Ф. Іванов
Визначну роль у селекції тварин відіграли досягнення відомого радянського селекціонера Іванова, який розробив сучасні принципи відбору та схрещування порід. Він сам широко вводив генетичні принципи в практику племінної справи, поєднуючи їх з підбором умов виховання та годування, сприятливих для розвитку породних властивостей. На цій основі їм були створені такі видатні породи тварин, як біла українська степова свиня і асканійський рамбулье.
6) Я. Вільмута
В останнє десятиліття активно вивчається можливість штучного масового клонування унікальних тварин, цінних для сільського господарства. Основний підхід полягає в перенесенні ядра з диплоїдної соматичної клітини в яйцеклітину, з якої попередньо видалене власне ядро. Яйцеклітину з підміненим ядром стимулюють до дроблення (часто електрошоком) і поміщають тваринам для виношування. Таким шляхом в 1997 р. в Шотландії від ядра диплоїдної клітини з молочної залози вівці-донора з'явилася овечка Доллі. Вона стала першим клоном, штучно отриманим у ссавців. Саме цей випадок був досягненням Вільмута і його співробітників.
7) С. С. Четвериков
У двадцятих роках виникли і стали розвиватися мутаційна і популяційна генетики. Популяційна генетика це область генетики, що вивчає основні фактори еволюції - спадковість, мінливість і відбір - у конкретних умовах зовнішнього середовища, популяції. Засновником цього напрямку і був радянський вчений Четвериков.
8) Н. К. Кольцов
У 30-і роки генетик цей учений припустив, що хромосоми - це гігантські молекули, передбачивши тим самим появу нового напряму в науці - молекулярної генетики.
9) Н. І. Вавілов
Радянський вчений Вавілов встановив, що у споріднених рослин виникають подібні мутаційні зміни, наприклад у пшениці у забарвленні колоса, остистий. Ця закономірність пояснюється подібним складом генів у хромосомах споріднених видів. Відкриття Вавілова отримало назву закону гомологічних рядів. На підставі його можна передбачити появу тих чи інших змін у культурних рослин.
10) І. В. Мічурін
Займався гібридизацією яблунь. Завдяки цьому, він вивів новий сорт Антонівка шестіграммовая. А його гібриди яблук нерідко називають "Мічурінського яблуками"
Приклади селекції живих організмів
У хутровому справі велике значення має відбір природних мутацій, що відрізняються нової красивої забарвленням. Такий відбір дуже швидко дає позитивні результати. Це можна показати на нових породах лисиць: сріблясто-чорної, платинової і білою. Сріблясто-чорна лисиця, яка була завезена в СРСР у 1927 р., за 20 років селекційної роботи придбала ряд властивостей, що відрізняють її від вихідної форми. Платинова лисиця виведена шляхом відбору з групи сріблясто-чорних, що мали велику кількість сріблястих волосся. У платинової лисиці великі білі плями розвинені на грудях, череві, лапах і морді.
Гарним прикладом може служити виведена академіком М. Ф. Івановим порода свиней - українська біла степова. При створенні цієї породи використовувалися свиноматки місцевих українських свиней з невеликою масою і невисокою якістю м'яса і сала, але добре пристосованих до місцевих умов. Самцями-виробниками були кнури білої англійської породи. Гібридне потомство знову було схрещено з англійськими кнурами, в декількох поколіннях застосовувався інбридинг, були створені різні лінії, при схрещуванні яких отримані родоначальники нової породи, які за якістю м'яса і масі не відрізнялися від англійської породи, а по витривалості - від українських свиней.
Доведено, що внесок селекції у підвищення у два рази врожайності основних сільськогосподарських культур, досягнуте за останню чверть століття в розвинених країнах, становить близько 50%. Так звану "зелену революцію" в землеробстві Мексики, Індії та ряду інших країн вчинило запровадження низькорослих (з висотою стебла 100-110 см), напівкарликових (80-100 см) і карликових (60-80 см) сортів рису, пшениці та ін Вони характеризуються не тільки високою стійкістю до вилягання, але і високою продуктивністю колоса, головним чином за рахунок підвищеної кількості в ньому зернівок. Такі сорти забезпечують урожайність вище 60 ц / га. Виробництво пшениці в Мексиці та Індії з 1950 по 1970 р. зросла більш ніж у 8 разів; посівна площа збільшилася вдвічі, а врожай - вчетверо. Подібні сорти пшениці створені і в Росії (наприклад, Донська напівкарликових і Миронівська низькоросла).
Список використаних джерел
1. http://naexamen.ru/otvet/11/biol/600.shtml
2. http://www.biorg.ru/metodiselekcii.html
3. http://shkola.lv/index.php?mode=lsntheme&themeid=113
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Селекция
5. http://schools.keldysh.ru/school1413/pro_2005/per/Metan.htm
6. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/163134
7. http://sbio.info/page.php?id=39
8. http://www.beekeeping.orc.ru/Arhiv/a2007/n1007_10.htm