Комплекс по дисциплине «генетика» Чебоксары 2006

Вид материала

Учебно-методический комплекс

Содержание 4. Фондовые лекции 2. Порода, сорт, штамм Количественные признаки селекции 3. Основным типом Массовый отбор Индивидуальный отбор

Подобный материал:

• Комплекс по дисциплине Чебоксары 2007, 1436.74kb.
• Комплекс по дисциплине Cпециальность 050102 Биология Чебоксары, 1288.79kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине Cпециальность 050102 Биология Квалификация, 1401.18kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине Специальность 100110 Домоведение Чебоксары, 1578.72kb.
• Комплекс по дисциплине культурология для всех образовательных, 1330.03kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «Генетика» Специальность 050102. 65 Биология, 126.61kb.
• Генетика Генетика, 18.18kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине специальность 050102 Биология, со специализацией, 615.82kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «Юридическая психология специальность «Юриспруденция», 970.99kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине Специальность 033100 Физическая культура, 2212.97kb.

^

4. Фондовые лекции

Тема: Генетические основы селекции

План:

1. Селекция как наука, ее значение в свете современной биологии.

2. Количественные признаки и основные селекционные понятия.

3. Методы селекционных исследований.


1. Селекция – это наука, изучающая биологические основы и методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Теоретической базой этой науки является генетика. Селекция разрабатывает конкретные приемы и рекомендации, которые находят практическое применение в частной селекции отдельных видов. Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов представляют собой совокупности организмов, характеризующаяся определенной генетической структурой, и следовательно нормой реакции, которые определяют их специфическую продуктивность.

Вторичное открытие законов Менделя послужило мощным стимулом обновления селекционной теории и привело к созданию учения о чистых линиях, линейной и мутационной селекции, развитию синтетической селекции.

Н.И. Вавилов выделял 7 разделов селекции:

1. Учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциале.

2. Закономерности наследственной изменчивости.

3. Учение о роли среды в выявлении признаков у селектируемых организмов.

4. Теорию гибридизации, в т.ч. отдаленной.

5. Теорию селекционного процесса.

6. Анализ основных направлений селекционной работы.

7. Частную селекцию отдельных видов.

Открытый Н.И. Вавиловым закон гомологических рядов в наследственной изменчивости определило важность селекции как науки. Открытие центров происхождения культурных растений установило их связь с очагами цивилизации, проявление в основном доминантных признаков, тогда по периферии областей распространения этих же видов преобладают рецессивные признаки.

Всего выделяются 8 центров происхождения культурных растений:

1. Индийский. Родина риса, сахарного тростника, цитрусовых.

2. Среднеазиатский. – Мягкая пшеница, бобы, горох.

3. Китайский – родина проса, гречихи, сои.

4. Переднеазиатский – родина многих видов пшеницы, ржи, плодовых культур.

5. Средиземноморский – родина капусты, маслины, чечевицы.

6. Абиссинский – родина сорго, банана, ячменя.

7. Южномексиканский – родина картофеля.

8. Южноамериканский – родина банана, ананаса, какао.

Большая часть культурных растений связана в своем происхождении с несколькими центрами. Центры доместикации (одомашнивания) открыты у домашних животных. Например: тутовый шелкопряд – Китай.

^ 2. Порода, сорт, штамм – совокупность организмов, искусственно созданных человеком с помощью методов селекции и обладающих определенными в т.ч. хозяйственно ценными наследственно закрепленными свойствами. Это популяция, отличающаяся от своих диких предков по хозяйственно ценных признакам, что было достигнуто в процессе искусственного отбора.

^ Количественные признаки селекции. Особенности:

1) их непрерывное варьирование;

2) их зависимость от большого числа взаимодействующих генов;

3) они подвержены влиянию модификационной изменчивости.

Результаты:

1) средняя арифметическая (x), среднее квадратичное отклонение (), варианса (²), ошибка средней арифметической (Sx), коэффициент изменчивости и коэффициент наследуемости.

^ 3. Основным типом отбора в селекции является искусственный, проводимый при определенных условиях селекционером. Он в свою очередь подразделяется на массовый и индивидуальный отбор.

^ Массовый отбор проводится по внешним фенотипическим характеристикам в направлении, избранном селекционером. Он эффективен в отношении признаков, контролируемым одним или немногими генами, т.е. для качественных признаков. Количественный анализ проводят на основе закономерностей целой популяции.

^ Индивидуальный отбор основан на оценке генотипа растения или животного в селекционном процессе. При этом популяции делят на семьи и изучают потомство от самоопыления отдельных растений (инбридинг или инцухт), где это позволяет система несовместимости. У животных ведут инбридинг посредством близкородственных скрещиваний для повышения уровня гомозиготности. На последующих этапах отбора используют тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.

Одним из вариантов является сиб-селекция, который заключается в закладке индивидуальных семей или поведения индивидуальных скрещиваний и разделения полученного потомства на две части в каждой семье. Индивидуальный отбор затруднен с перекрестно опыляемыми растениями, но знание генетического контроля несовместимости и получения самосовместимых мутантов позволяет преодолеть эту трудность.

Инбридинг – это близкородственное, аутбридинг – неродственное скрещивание. Разновидность аутбридинга – кроссбридинг или межпородное скрещивание.

Инбридинг применяется для разложения популяции на гомозиготные линии (н.п., растения-опылители; В. Иоганнсен). Гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем близкородственные скрещивания. Если за признак отвечают несколько генов, то гомозиготизация идет медленнее и может наступить инбредная депрессия – постепенное вырождение (уродство) из-за гомозиготизации рецессивных мутантных генов. Степень инбридинга определяется коэффициентом инбридинга (F). , где n – число особей в линии родословной, идущей от инбредного потомка к общему предку и обратно. Аутбридинг применяют по отношению к скрещиванию особей из разных популяций. Он повышает уровень гетерозиготности потомства и гетерогенности популяции.

При скрещивании различных пород, сортов, видов гибриды первого поколения часто проявляют признаки гетерозиса или гибридной мощности (И.Г. Кельрейтер, на «Виргинском» и «Перувианском» табаке). Но в последующих поколениях, даже уже во втором признаке гетерозиса резко ослабляются и потом затухают (Л. Бербанг, И.В. Мичурин др., межвидовые гибриды кукурузы). Различают у растений репродуктивный, соматический и адаптивный гетерозис.

Закрепление гетерозиса в поколениях – одна из важнейших генетических проблем селекции. Одним из путей его закрепления у растений – перевод их с полового размножения на бесполое – апомиктическое, у животных – клонирование методом клеточной инженерии, основанной на замене ядер яйцеклеток генотипически идентичными ядрами соматических клеток особей, отличающихся выдающими хозяйственными качествами.

Наследуемость – это наследственно обусловленная компонента фенотипической вариабельности признака. Отношение генотипической изменчивости к фенотипической определяется коэффициентом наследуемости (h², % или доля ед.). Если h² = 100%, то фенотипическое разнообразие отражает генотипическую гетерогенность. Если h² = 0, то фенотипическое разнообразие обусловлено не генотипическими особенностями особей данной популяции, а внешними факторами (Д.К. Беляев).

Основными методами повышения активности промышленных штаммов микроорганизмов является индуцированный мутагенез и ступенчатый отбор. При этом популяцию клеток обрабатывают мутагеном, рассеивают на питательную среду и исследуют колонию – это есть метод клонального анализа. Клон – группа генетически идентичных клеток, возникших в результате вегетативного размножения из одной исходной клетки.

Полиплоидия. Эффект автополиплоидии (более двукратное умножение) заключается в увеличении размеров клеток и всего растения вследствие умножения числа наборов хромосом. Широко применяют при создании новых сортов растений. Лучшие результаты получаются у видов с меньшим числом хромосом и перекрестно опыляющихся. Н.п., тетраплоидные сорта ржи (недостаток – понижение фертильности на 15 %), тетраплоиды гречихи (крупные семена). Источником полиплоидии являются химические мутагены – колхицин и др.

Ценные результаты дает использование явления аллополиплоидии (многократное увеличение) геномов. Основой этого подхода служит метод отдаленной гибридизации. Н.п., гибридизация пшеницы и ржи – тритикале (хорошая урожайность, зимостойкость и устойчивость к болезням, Г.К. Мейстер, В.Е. Писарев и др.), пшенично-пырейный гибрид и др.

В современной селекции особо активно используются физические факторы – радиация (гамма-лучи), химические – мутагены (этиленимин, колхицин) и др.