Методическое пособие для самостоятельной работы студентов на уроках по предмету Биология



страница178/204
Дата24.10.2018
Размер5.43 Mb.
ТипМетодическое пособие
1   ...   174   175   176   177   178   179   180   181   ...   204
Работы И.В. Мичурина

Иван Владимирович Мичурин — известный садовод, селекционер — всю свою жизнь посвятил научной селекции сельскохозяйственных культур. Он экспериментировал, ошибался, но результатом его труда были свыше 300 сортов плодовых и ягодных культур, некоторые из которых и сейчас выращивают садоводы. В своей работе И.В. Мичурин использовал разные методы селекции растений, но самые основные — это скрещивание географически отдалённых сортов и управление доминированием.

Скрещивание географически отдалённых сортов

Сорта разных континентов могут иметь идентичные гены, так как у них был общий предок. Их геномы не обязательно похожи: у одних гены могут находиться в доминантном состоянии, а у других — в рецессивном. При скрещивании таких удалённых сортов генетически мы получаем гибриды гетерозиготы с неустойчивыми наследственными свойствами. Мичурин такую наследственность называл расшатанной.

Управление доминированием

Доминирование бывает полным и неполным (промежуточное наследование). Мичурин отмечал, что если два признака не имеют полного доминирования, то в зависимости от условий среды степень фенотипического проявления аллелей меняется. Эта закономерность не получила научного подтверждения, но остаётся фактом.

Он брал сибирские и южные сорта плодовых растений, скрещивал их и получал гибриды. Последние он выращивал в России, они отличались морозостойкостью и урожайностью. Выживание было главным. Растения, полученные из семян, выращивались в суровых условиях и выживали, у них доминировали нужные признаки. А далее он культивировал гибрид в хороших условиях, поддерживая качества южных сортов. При размножении таких растений их можно прививать на родительский сорт, и он будет влиять на развитие гибрида. Часто перед гибридизацией Мичурин сближал растения, прививая одно к другому, для их лучшей совместимости.

Примеры

8306 Рис. 20. Бельфлёр-китайка

Мичурин провёл ряд работ по межвидовой гибридизации:

а) Рябина × Боярышник; б) Малина × Ежевика; в) Слива × Тёрн.

137776 137778

  Рис. 21. Отдалённые гибриды Рис. 22. Межвидовой гибрид капусты с редькой

Иногда мы не можем найти желаемых признаков у одного растения, и в этом случае применяется особая, межвидовая гибридизация — аллополиплоидия. Аллополиплоидией называют удвоение числа хромосом у стерильного гибрида, в результате чего он становится плодовитым. Гибриды F1, получаемые при скрещиваниях между разными видами, обычно стерильны, так как их хромосомы не могут образовать гомологичные пары во время мейоза. Однако если число хромосом становится кратным исходному гаплоидному их числу, например равным 2(n1 + n2), 3(n1 + n2) и т.д. (где n1 и n2 — гаплоидные числа хромосом у родительских видов), то возникает новый вид, который даёт плодовитых гибридов при скрещивании с такими же полиплоидами, но стерилен при скрещивании с любым из родительских видов.

Некоторые виды очень морозостойки, но малоурожайны, а другие наоборот, любят тепло и производительны. Ведутся работы по получению межвидовых гибридов северных злаков и пшеницы. Но здесь часто возникает проблема бесплодности межвидовых гибридов.

В этом направлении работал русский селекционер Г.Д Карпеченко, который получил гибрид капусты и редьки.c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\новая папка\attach\137741.gif

В мейозе у гибридов F1 хромосомы редьки и капусты не могут конъюгировать, так как они не гомологичны. Поэтому гибриды F1 стерильны. Иногда в результате нерасхождения гибриды F1 дают гаметы с диплоидным набором хромосом (2n = 18).

Гибриды F2 плодовиты. Во время мейоза может происходить конъюгация гомологичных хромосом, поскольку в наличии имеются два набора родительских хромосом. Образуются диплоидные гаметы (2n = 18), содержащие 9 хромосом капусты и 9 хромосом редьки.

Животные, в отличие от растений, имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при селекции (особенно домашних и сельскохозяйственных пород животных).



  1. У животных невысокая плодовитость (1 — 2 потомка). Статистика малая, и отбор гибридов затруднён. Для преодоления этого приходится брать много пород, скрещивать их и получать гибридное стадо.

  2. У животных продолжительный жизненный цикл и позднее вступление в возраст, пригодный для размножения (2 — 5 лет).

  3. Они размножаются только половым путём.

Потомство всегда отличается от родителей.

Рис. 23. Изменение тела свиньи в результате одомашнивания и селекции

В процессе одомашнивания человек бессознательно оставлял лучшие особи (примерно 100 голов) из стада овец, коров для размножения, а остальные шли на мясо. Это массовый отбор, длительный процесс.

С помощью массового отбора были получены местные, аборигенные породы.

Современная селекция требует быстрых результатов, для этой цели подбор производителей идёт по индустриальным качествам и по родословной. Для эффективности в селекции животных используют следующие приёмы:

1) отбор по нужным признакам;

2) близкородственное скрещивание (инбридинг);

3) скрещивание отдалённых линий (получение эффекта гетерозиса).

При индивидуальном отборе сначала ведётся отбор тех признаков, которые видны. Например, размер тела, длина шерсти.

Сложность возникает с признаками, которые невозможно оценить сразу. Так, для определения качества молочности необходимо исследовать родословную животного.

Например, удой молока коров. Как оценить быка по этому признаку? Кажется, к молочности бык не имеет отношения, но на самом деле генотип быка влияет на проявление признака молочности у его дочерей. Для определения качества молочности быка, нужно исследовать его родословную, в которой можно определить молочность его матери.c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\новая папка\attach\8314.jpg

Родословные ведутся многие годы у крупного рогатого скота, лошадей, свиней, овец. У некоторых пород лошадей родословные составляются в течение 20 — 30, 40 поколений.

  Рис. 24. Породы коров

Иногда при отборе внешних хозяйственных признаков отбор осложняется тем, что у животных низкая жизнеспособность или низкая скорость нарастания мышц.

Часто крупные животные растут медленно — экономически не выгодно их содержать. Ценнее менее крупные, но быстрорастущие.

Для разведения животных учитывается не один, а комплекс признаков.

Поскольку плодовитость лошадей и крупного рогатого скота невелика, необходимо особенно тщательно отбирать производителей. Для этого одного самца скрещивают с несколькими самками или в течение ряда лет получают потомство от одной пары. И далее проводят индивидуальный отбор.

Полученные животные (гибриды) гетерозиготны. Закрепление нужных человеку свойств производится с помощью близкородственного скрещивания, точнее возвратного скрещивания (потомков со своими предками).

Например, полученные гибридные свиньи далее скрещиваются со своим отцом. Это скрещивание может снизить жизнеспособность животных, но позволяет выделить нужные аллели фенотипически.

Если близкородственное скрещивание производить часто, то можно получить ослабленных животных, поскольку такое скрещивание ведёт к гомозиготности потомков и проявлению в их фенотипе рецессивных вредных мутаций, которые раньше были скрыты в гетерозиготе (Аа — аа). Для преодоления этого закладывается параллельно несколько линий.

Если в потомстве хряка есть три дочери, то он скрещивается с тремя. От каждой из трёх закладывается отдельная линия потомков.

В каждой линии складываются примерно одни и те же гены, но есть и разные. Этим устраняются отрицательные качества близкородственного скрещивания.

Рассмотрим явление гетерозиса в селекции животных.

Классическим примером гетерозиса является мул — организм, возникший в результате скрещивания осла и лошади. Это сильное, выносливое животное. Оно используется в более трудных условиях, чем родительские формы.

Гетерозис может возникать при межпородном скрещивании свиней. Их потомство гетерозиготно по многим признакам. Гибриды достигают большой массы за короткие сроки.



arrow_def

Гетерозис — скрещивание удалённых линий. Смысл гетерозиса в проявлении высокой жизнеспособности, продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родителями.

Если у скрещиваемых форм имеется по два доминантных благоприятных гена, то у гибрида их четыре.

8316c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\новая папка\attach\137329.jpg

Гетерозиготное состояние по одному или многим генам даёт преимущество перед гомозиготным.



Рис. 25. Породы лошадей

Большая часть одомашненных позвоночных животных относится к млекопитающим, в частности к парнокопытным (коровы, яки, овцы, козы, свиньи, северные олени, верблюды) и непарнокопытным (лошади).

Домашние лошади произошли от дикой лошади Пржевальского и тарпана.

Лошади используются для верховой езды и перевозки тяжести. Поэтому селекция ведётся по скорости бега и мышечной силе.

Эти два направления противоположны друг другу. Для того чтобы лошадь быстро бегала, она должна быть лёгкой, иметь длинные ноги. Это скаковые породы. Самые известные из них — это английская и арабская. Но эти животные не могут переносить тяжести.

Тяжеловозы имеют большую мускульную силу, тяжёлый скелет. У них массивные, крупные, толстые мышцы на коротких конечностях.

Скаковые лошади бегают в 1,5 — 2 раза быстрее тяжеловозов, а последние перевозят грузы в 4 — 5 раз больше.

Существуют универсальные лошади, которые используются в сельском хозяйстве как тягловая сила и для перевозки тяжести. Это породы с промежуточными признаками.

Направления в селекции крупного рогатого скота

1. Создание животных мясной породы. Для них характерна большая масса тела, особенно в передней её части. Они должны быстро расти. Такие коровы приобретают товарный вид за один год.

2. Создание животных молочной породы. Вся энергия потребляемой ими пищи идёт не на производство мяса, а на молоко. У них менее развиты мышцы переднего пояса, большое вымя (мешает передвижению).

Есть определённая нерентабельность создания чистых молочных пород, поскольку при размножении в равной мере мы получаем коров и быков, т.е. только 50% из них будут давать молоко. Можно сочетать молочные и мясные качества: бычки идут на мясо.

3. Создание животных мясо-молочной породы очень эффективно экономически. Во всём мире популярна голштинская порода. (Мышцы передних и задних конечностей уравновешены. Среднее вымя. Эти коровы хороши для содержания на фермах с готовыми кормами.)

137379 137368 8321

  Рис. 26. Корова молочной породы Рис. 27. Корова мясной породы   Рис. 28. Голштинская красно-белая порода (мясомолочная)

В селекции овец тоже есть свои направления, связанные со следующими особенностями:


  • одни животные имеют шерсть более длинную. Это так называемые тонкорунные овцы, из шерсти которых делают ткани. В год можно получить 6 — 8 кг. Их выносливость должна сочетаться с длиной шерсти, так как их содержат на пастбищах в горных условиях;

  • другие животные выращиваются для получения мяса. У них короткая шерсть, высокая скорость роста мышц. Потомство выращивается в течение лета, осенью забивается. Это романовская порода. Содержать эту породу довольно сложно: животные часто болеют.

137431 137434

  Рис. 29. Тонкорунная овца Рис. 30. Романовская порода овец

Успешную селекцию пород свиней осуществил М.Ф. Иванов. В Аскания-Нова он получил украинскую белую свинью от скрещивания английского хряка и местной украинской породы. И в результате многократного возвратного скрещивания было получено несколько линий, которые дали начало этой породе. Животное крупное, выносливое, живёт в низких температурах, чего не было у английской породы.

137445 Рис. 31. Свинья украинской степной белой породы

Н.С. Батурин вывел в Казахстане породу архаромериноса (гибрид дикого горного барана архара с тонкорунной овцой) — выносливое и неприхотливое животное, пасущееся на высокогорных пастбищах. Эти животные бесплодны.



137734 Рис. 31. Архаромеринос

Микроорганизмы интенсивно используются в самых разных технологических процессах. Продукты жизнедеятельности прокариот и одноклеточных эукариот с каждым годом всё более широко применяют в разных отраслях народного хозяйства, где используется ферментативная деятельность этих организмов (в основном грибов и бактерий). В связи с этим развивается микробиология и ведётся интенсивная селекция по получению новых штаммов. Такие штаммы имеют большое значение для получения кормового белка, ферментов, витаминов, антибиотиков.

 

1. Микроскопические организмы быстро размножаются.



  • 2. У них просто получить мутации путём искусственного мутагенеза.

  • 3. У них просто организована наследственная информация. Бактерии гаплоидны.

  • 4. Бесполое размножение (в основном).

  • 5. Возможно применение генной инженерии.

Важно то, что мутации бактерий проявляются сразу, так как эти организмы гаплоидны.

Закрепление желаемых признаков мы можем поддерживать за счёт бесполого размножения неограниченно долго.

В результате мутаций можно получить одну клетку, размножить её делением в благоприятных условиях, со временем получить потомство — клон (потомство одной клетки с нужными свойствами).

В последнее время в селекции применяется генная инженерия. Её методы впервые были разработаны для  селекции бактерий. В настоящее время генная инженерия применяется и для высших животных.

Продуктивность микроорганизмов с помощью их селекции можно увеличить в сотни или тысячи раз.

Рассмотрим некоторые примеры.



  1. Исходный штамм пенициллина (выделенный Флеммингом) давал 1 микрограмм антибиотика на 1 мл среды. Настоящие пенициллины дают уже несколько миллиграммов на 1 мл среды.

2. При скрещивании двух штаммов гриба аспергилла — продуцента лимонной кислоты — в потомстве удалось выделить особо продуктивный штамм, вдвое превышающий по производительности исходные штаммы.

8332 8334

  Рис. 33. Колония гриба аспергилла, выращенная в чашке Петри Рис. 34. Колония гриба пеницилла, выращенная в чашке Петри

3. Интересен пример действия этиленимина на грибы, продуцирующие антибиотик биомицин, что даёт мутацию с выходом продукции, в 5 раз большим, чем у исходного штамма. Аналогично было увеличено производство канамицина (в 4 раза), новобиоцина (в 3 раза), витамина B12 (более чем в 6 раз).

4. Выведены микроорганизмы, способные синтезировать аминокислоты: глутаминовую, лицин и др. Это создало базу пополнения белковых кормов для животных и улучшения белкового питания людей. Перспективно получение кормовых дрожжей из отходов древесины и нефти. Сейчас оно составляет 1 млн. т в год. Известно, что добавление дрожжей в корм курам даёт дополнительно 35 тыс. яиц и 1,5 т мяса на 1 т дрожжей. В корм животных идёт также паста из хлореллы — одноклеточной зелёной водоросли. Используют её и на удобрения.



Тема: Полиплоидия. Отдалённая гибридизация.

Полиплоидия (от греч. polyploos — «многократный» и éidos — «вид») — кратное увеличение количества хромосом у особи. Различают автополиплоидию, при которой происходит кратное увеличение числа собственных хромосом, и аллополиплоидию, при которой к набору хромосом одного вида добавляется набор хромосом другого.

ПОЛИПЛОИДИЯ (от греч. polэploos- многократный и йidos - вид), эуплоидия, наследств. изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Наиб. часто встречается у растений и простейших, а из многоклеточных животных - у дождевых червей. Возникает в результате нарушения расхождения хромосом в митозе или мейозе под действием высокой или низкой темп-ры, ионизирующих излучений, химич. веществ (как в природе, так и в эксперименте). При П. наблюдаются отклонения от диплоидного числа хромосом в соматич. клетках и от гаплоидного - в половых; могут возникать клетки, в к-рых каждая хромосома представлена трижды (3n - триплоиды), четырежды (4n - тетраплоиды), пять раз (5n - пентаплоиды) и т.д. Различают автополиплоидию (кратное увеличение числа наборов хромосом одного вида), характерную, как правило, для видов с вегетативным способом размножения (автополиплоиды стерильны в связи с нарушением конъюгации гомологичных хромосом в процессе мейоза), и аллополиплоидию (изменение числа наборов хромосом на основе межвидовой гибридизации), при к-рой обычно происходит удвоение числа хромосом у бесплодного диплоидного гибрида, и он становится в результате этого плодовитым. П. имеет важное значение в эволюции культурных и дикорастущих растений (полагают, что около трети всех видов растений возникли за счёт П.), а также нек-рых групп животных (преим. партеногенетических). Полиплоиды часто характеризуются крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внеш. среды и др. хозяйственно полезными признаками. Они представляют важный источник изменчивости и м.б. использованы как исходный материал для селекции (на основе П. созданы высокоурожайные сорта с.-х. растений, устойчивые к болезням). В широком смысле под термином "П." понимают как кратное (эуплоидия), так и некратное (анеуплоидия) изменение числа хромосом в клетках организма.

ГИБРИДИЗБЦИЯ, процесс образования или получения гибридов, в основе к-рого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке. Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая Г.; гибриды характеризуются гетерозиготностью по многим или анализируемому гену) и между разными систематич. группами (отдалённая Г., при к-рой происходит объединение разных геномов). Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов. При отдалённой Г. гибриды, как правило, неплодовиты. Г.- процесс, на основе к-рого возникает и реализуется комбинативная изменчивость - один из факторов эволюции. Г. является необходимым условием осуществления гибридологич. и геномного анализа, позволяет решать мн. биол. проблемы; её используют для получения хозяйственно ценных форм животных и растений.

Кроме получения гибридов на основе полового процесса, можно осуществлять Г. соматич. клеток, заключающуюся в слиянии соматич. клеток с формированием общего ядра. Если при слиянии ядра остаются обособленными, клетки наз. синкарионом. Г. соматич. клеток происходит in vitro при "смешении" разл. культур клеток, и спонтанная частота этого явления очень низка. Для увеличения частоты Г. соматич. клеток используют, напр., пониженную темпу и вирусы. Для эффективного выделения гибридов соматич. клеток применяют селективные среды, на к-рых могут размножаться гибридные клетки, но не клетки исходных культур. Работы по Г. соматич. клеток, начатые в 60-х гг. 20 в., показали, что она возможна между клетками очень отдалённых видов, скрещивания между к-рыми практически неосуществимы (напр., соматич. гибриды человек Ч мышь, человек Ч курица, соя Ч горох и др.). Г. соматич. клеток открыла новые подходы к таким проблемам, как дифференцировка клеток, изменчивость на клеточном уровне. Г. клеток и протопластов (наряду с пересадкой ядер и рядом др. манипуляций) получила назв. клеточной инженерии и является одним из перспективных направлений в биотехнологии.

В мол. биологии используют понятие "молекулярная Г." (Г. между разными молекулами ДНК или между ДНК и РНК). См. Генетическая инженерия.

ГИБРИД (от лат. hibrida, hybrida - помесь), организм (клетка), полученный в результате объединения генетич. материала генотипически разных организмов (клеток), т.е. гибридизации. В природных популяциях амфимиктич. организмов (т.е. раздельнополых животных или перекрёстноопыляющихся растений) практически каждая особь гетерозиготна по многим генам, т.е. является Г., что необходимо для поддержания в популяции определ. уровня генотипич. изменчивости. Отдалённые Г. (разных таксонов - видов и выше) в природе встречаются довольно редко и, как правило, бесплодны. Это свидетельствует о том, что естеств. отбор препятствует как их образованию, так и их выживанию. Тем не менее появление нек-рых видов растений было связано с образованием отдалённых Г. Получение Г. лежит в основе гибридологич. анализа. Особое значение имеет получение внутривидовых и отдалённых Г. на основе слияния клеток, чаще всего протопластов, а также Г. соматич. клеток, с помощью к-рых изучаются процессы онтогенеза, опухолеобразования и т.п.

Тема: Экология


Каталог: uploads -> doc
doc -> История урологии среднего урала
doc -> Общероссийское движение «трезвая россия» международная славянская академия союз борьбы за народную трезвость
doc -> Наркотики и здоровье
doc -> Проектная работа по физике «Магнитные бури: мифы и реальность»
doc -> Наука об отрезвлении общества
doc -> Тесты по теме «Класс Птицы»
doc -> Перечень лекарственных препаратов, отпускаемых населению в соответствии с перечнем групп населения и категорий заболеваний, при амбулаторном лечении которых лекарственные препараты и изделия медицинского назначения отпускаются по рецептам врачей


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   174   175   176   177   178   179   180   181   ...   204


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница