9 клас. Біологія. Особливості cелекціі рослин, тварин і мікроорганізмів

Коментарі викладача

У селекції рослин розрізняють три основні методи, два з яких використовувалися ще на зорі людства - це відбір і гібридизація.

А ось метод, який з'явився порівняно недавно, носить назву - штучний мутагенез. І зараз ми поговоримо докладно про всі ці методи. Відрізняють два види відбору - масовий і індивідуальний.

Масовий відбір проводять у перехресно-запилюють рослин, таких як, наприклад, жито або кукурудза. При масовому відборі відбирають з популяції рослин якусь групу, що має важливе для людини ознаки, тому що це рослини перехресно-запилюється, то більшість з них є гетерозиготами. Відбирають групу для виявлення і збереження в подальшому цього сприятливого ознаки. На жаль, масовий відбір є досить нестійким, тому що з-за гетерозиготности ознаки можуть пропадати з часом. І такий відбір доводиться повторювати неодноразово.

Індивідуальний відбір, відповідно, проводять у рослин, які запилюються самі, тобто самозапильних рослин, до них ставляться добре знайомий Вам горох, також, припустимо, ще пшениця і ячмінь. При індивідуальному відборі відбирають вже конкретний організм, що володіє конкретним для людини ознакою. Так як рослини самозапильних, то організми в генетичному плані будуть гомозиготними. І в подальшому проводять вже розмноження цього конкретного організму і збереження з'явився у нього сприятливого ознаки. Другий метод, який використовується в селекції рослин, - це гібридизація, а простіше кажучи, схрещування.

На схемі показані три основних типи гібридизації у рослин. Це віддалена гібридизація, неродинне схрещування (або аутбридинг), а також близькоспоріднені схрещування (або інбридинг). Давайте поговоримо докладно про кожен з цих методів. Отже, близькоспоріднені схрещування - інбридинг. Близькоспоріднені схрещування проводять в тому випадку, якщо хочуть закріпити будь-якої з'явився ознака в потомстві. На жаль, у цього методу є невеликі недоліки, хоча корисні ознаки при інбридингу переходять в стан гомозиготности, тобто закріплюються, але також в змозі гомозиготности переходять також несприятливі ознаки, а значить, рослина поступово слабшає. Через ось такої втрати життєздатності часто проводити інбридинг (або як ще його називають - «примусове самозапилення перехресних рослин») не слід. Однак тут є ще й позитивні сторони: якщо схрещувати між собою ось такі організми, отримані в результаті інбридингу, то їх потомство має явищем гетерозису. Гетерозис - це збільшення життєздатності та плодючості потомства в першому поколінні. Тобто, як вже зрозуміло з визначення, гетерозисних організми виходять досить сильними і плідними. Але знову ж таки є одне але: вже починаючи з наступного покоління гетерозисних явища згасають, і тому отримувати насіння від таких рослин просто невигідно. Якщо ви звертали увагу, то, коли ваші батьки купують насіння для посадки їх на дачі, за назвою деяких з насіння коштує буква F1, як ви пам'ятаєте в генетиці це позначення першого покоління. Ось таке позначення характеризує те, що дані насіння є гетерозисний, а це значить, що в цьому році ви обов'язково отримаєте від них дуже хороший урожай. А ось якщо ви вирішите отримати насіння, а потім висадити ці насіння на майбутній рік, то урожай вас розчарує, тому треба це враховувати. І якщо ви берете гетерозисних насіння, то купувати таке насіння потрібно щороку.

Другий спосіб гібридизації - це віддалена гібридизація. Віддалена гібридизація є схрещування організмів, що відносяться до різних видів, а іноді навіть пологів. Незважаючи на те, що організми набувають нових ознак, у віддаленій гібридизації є дуже серйозна проблема. Справа в тому, що в генотипі таких організмів хромосоми не можуть кон'югованих, а значить, порушується процес мейозу, утворення статевих клітин. І, відповідно, такі рослини будуть марними. Але селекціонерам вдалося ще в 1924 році подолати цю проблему, і зараз ми подивимося на слайді, як же це було отримано. У 1924 році радянський вчений знайшов спосіб подолання безплідності гібридів шляхом подвоєння числа хромосом і отримання поліплоїдії. Редька і капуста в диплоїдний набір мають по 18 хромосом, отже, гамети несуть по 9 хромосом, отриманий гібрид мав 18 хромосом, 9 з яких редечние і 9 капустяні. При мейозі редечние і капустяні хромосоми НЕ Кон'юговані, і гібрид був безплідний. За допомогою хімічної речовини - клохіціна, який є мутагенів, вдалося подвоїти хромосомний набір гібрида. При цьому поліплоїдії став мати 36 хромосом, тобто кожна хромосома мала собі парну. Це створило можливість кон'югації гомологічних хромосом - капусти з капустяним, а редьки з редечного. Отже, кожна гамета несла по одному набору хромосом капусти і редьки, тобто по 18 хромосом. А в зиготі виходило знову 36 хромосом. Таким чином, отриманий гібрид став плідним і був схожий одночасно на капусту і редьку. Одна половина стручка нагадувала стручок капусти, а інша - стручок редьки. Після отримання такого результату, віддалену гібридизацію стали активно використовувати в селекції, і були отримані гібриди багатьох культур, які використовуються зараз як кормові.

Наступний тип гібридизації - неродинне схрещування, або аутбридинг. Аутбридинг є схрещування організмів, що відносяться до різних сортів, і необхідний для отримання корисних спадкових якостей. Так як різні сорти все-таки відносяться до одного і того ж виду, то проблем, як при віддаленій гібридизації, у аутбридинга немає, тому аутбридинг давно і активно використовується селекціонерами.

Ну а зараз ми згадаємо останній, ну відносно недавно з'явився метод селекції рослин - штучний мутагенез. Штучний мутагенез є отримання індукованих (тобто викликаних людиною) мутацій під дією різних мутагенів, найчастіше, це радіоактивне випромінювання або дія хімічних речовин, на зразок клохіціна, якому піддаються насіння рослин. Після такої обробки в генетичному апараті насіння відбувається генетична зміна: вони можуть бути на генному, можуть бути на хромосомному, можуть бути на геномном рівні. У будь-якому випадку виникають якісь нові ознаки, які потім селекціонери вже за допомогою масового або індивідуального відбору відбирають. Штучний мутагенез, припустимо, застосовується для отримання полиплоидов, а, як ми говорили на минулих заняттях, поліплоїдії володіють підвищеною життєздатністю, підвищеною врожайністю і досить великими плодами. Всі методи, про які ми тільки що проговорили, характерні для селекції рослин, потрібні в першу чергу для того, щоб людство отримувало високоврожайні, стійкі до шкідників і різних захворювань сорти рослин. Адже зараз, коли людство на нашій планеті настільки велике і вільних земель залишається мало, необхідно переходити до інтенсивних, високотехнологічним способам ведення сільського господарства. І першим помічником в цьому людям є наука селекція.

Мікроорганізми відіграють важливу роль в житті людини. Багато з них створюють речовини, використовувані в різних областях медицини і промисловості. Такі галузі харчової промисловості, як хлібопечення, виробництво спирту, деяких органічних кислот, виноробство і багато інших, засновані на діяльності мікроорганізмів. Адже від якості дріжджів, кисломолочних бактерій залежить якість хлібобулочних виробів і кисломолочних продуктів, що веде до необхідності селекції цих організмів. У промисловості мікроорганізми застосовуються для вилуговування металів з бідних руд - міді і урану, для очищення стічних вод, утворення метану, для подальшого використання в якості пального газу (Рис. 1).

Мал. 1. Цех бактеріального вилуговування золотовмісних концентратів, бактеріальна очищення стічних вод, установка для отримання метану з біомаси ( джерело )

За допомогою мікробіологічної промисловості отримують антибіотики, амінокислоти, білки, гормони, різні ферменти, вітаміни і багато іншого. Мікроорганізми використовують і в пивоварінні - солод, який отримують із зернових культур, замінили ферментами мікроорганізмів, домігшись економічної вигоди, зберігши якість.

Традиційна селекція мікроорганізмів заснована на двох видах селекції.

1. Відбір.

2. Штучний мутагенез.

Будь-які мутації проявляються вже в першому поколінні, геном бактерій гаплоїдний. Дуже висока інтенсивність розмноження дає можливість знайти корисну мутацію по цікавого дослідника гену. В результаті штучного мутагенезу і відбору була підвищена продуктивність штамів гриба пеніциліну більш ніж в 1000 разів.

Крім традиційних методів, використовується метод, який використовується в науці біотехнології. Біотехнологія - використання живих організмів і їх біологічних процесів у виробництві необхідних людині речовин. Об'єктами біотехнології є бактерії, гриби, клітини рослинних і тваринних тканин. Їх вирощують на поживних середовищах в спеціальних біореакторах. Одним з методів біотехнології є генна інженерія - совокупностьпріемов, методів і технологій отримання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами і введення їх в інші організми. Даний метод здійснюється шляхом вирізання у одного організму спеціальними «генетичними ножицями», ферментів - рестриктаз, що цікавить людину ген, далі цей ген підшивається до спеціального вектору - плазміда - за допомогою іншої групи ферментів - лигаз, і ця змінена плазмида впроваджується в геном іншого організму, який і цікавить селекціонерів (Рис. 2).

Мал. 2. Генна інженерія ( джерело )

Організм тим самим набуває нових, не властиві йому ознаки. За допомогою генної інженерії вчені навчили бактерії синтезувати інтерферон - ліки, яке захищає нас від вірусних захворювань, синтезувати гормон росту соматотропін, синтезувати дуже важливе ліки - інсулін (Рис. 3). Заводом з виробництва необхідних ліків є кишкова паличка -крохотная бактерія, що живе в кишечнику людини.

Мал. 3. Модель молекули інтерферону; модель молекули інсуліну; модель молекули соматотропного гормону ( джерело )

Селекція мікроорганізмів для людства не менш важлива, ніж селекція рослин і селекція тварин. Інші методи біотехнології ми розглянемо в подальшому.

джерело конспекту - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/osnovy-genetiki-i-selekcii/osnovnye-napravleniya-selektsii-mikroorganizmov

джерело конспекту - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/osnovy-genetiki-i-selekcii/osobennosti-celektsii-rasteniy?seconds=0&chapter_id=95

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=yYWhBdWLk7U

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=BJxN6W536hM

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=9eubmuBzJis

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=-pNLMY6W9D0

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=a9--JbsCfUk

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=fMQOePoDAj8

джерело відео - http://www.youtube.com/watch?v=2KkpV4wePps

джерело презентації - http://prezentacii.com/biologiya/7381-metody-selekcii-zhivotnyh-i-mikroorganizmov.html

джерело презентації - http://pwpt.ru/download/advert/99a843fcbdc16fb4834907d573e5c2b1/

джерело презенатціі - http://prezentacii.com/biologiya/11503-selekciya-zhivotnyh-9-klass.html