Что такое порода сорт штамм в биологии
Понятие о сорте, породе, штамме
Все современные сорта растений и породы животных созданы благодаря селекции.
Сорт – совокупность культурных растений одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками.
Порода – совокупность домашних животных одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями: продуктивностью, экстерьером (внешний вид и телосложение).
Штамм – совокупность микроорганизмов одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями.
Цель практической деятельности селекционеров – создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающими нужными человеку качествами
1. Повышение урожайности сортов и продуктивности пород.
2. Улучшение качества продукции.
3. Повышение устойчивости к заболеваниям, вредителям.
4. Экологическая пластичность сортов и пород.
5. Пригодность для промышленного и механизированного выращивания и разведения.
Примитивная селекция растений возникла одновременно с земледелием. Начав возделывать растения, человек стал отбирать, сохранять и размножать лучшие из них.
Многие культурные растения возделывались примерно за 10 тысяч лет до нашей эры.
Селекционеры создали прекрасные сорта культурных растений.
В селекции необходимо учитывать следующие биологические особенности растений:
– высокая плодовитость и многочисленность потомства;
– наличие самоопыляемых видов;
– способность размножаться вегетативными органами;
– возможность искусственного получения мутантных форм.
Отбор. Формы отбора:
массовый-
• применяют для перекрестноопыляемых растений
• приводит к гетерозиготности
(Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, отбираем 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих 50 растений. На следующий год закладываем по внешним признакам новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны – этого замечательного высокобелкового кормового растения. Если мы добились улучшения, то можно считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективным. Но эта форма отбора имеет недостатки, т.к. не всегда по внешним признакам можно определить лучший генотип. Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым признакам (белый или красный цветок), поэтому применяют для перекрестноопыляемых растений. Так получен сорт ржи – Вятка.)
• применяют для самоопыляемых растений
• приводит к гомозиготности
(При индивидуальном отборе выбирают особь с интересующим человека признаками и получают от него потомство и используется для самоопыляющихся растений, потомство которой называется – чистая линия. – пшеница, овес, ячмень. Сеют семена отдельно и оценивают по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений генотип. Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков. Методами скрещивания и индивидуального отбора П. П. Лукьяненко были выведены высокопродуктивные кубанские сорта пшеницы: Безостая 1, Аврора, Кавказ; В. Н. Ремесло на Украине получил сорт Мироновская 808, а затем более урожайные сорта Юбилейная 50, Харьковская 63 и др. В. С. Пустовойт со своими сотрудниками этими методами создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50—52% масла в семенах.
Гибридизация.
• Инбридинг- самоопыление перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия с получением чистых линий.
• Аутбридинг- внутривидовое скрещивание, ведущее к ГЕТЕРОЗИСУ и высокой продуктивности. (получены гибриды кукурузы, пшеницы, огурцов, сахарной свеклы.
Практическое значение гибридизаций:
повышение продуктивности, урожайности
улучшение эстетических качеств
повышение устойчивости к разным факторам
закрепление полезных качеств в потомстве
получение новых качеств, важных для человека
стремление к научному прогрессу.
4. Искусственный мутагенез. Естественные мутации сопровождающиеся появлением полезных для человека признаков, возникают очень редко. На их поиски приходится затрачивать много сил и времени. Частота мутаций резко повышается при воздействии мутагенов. К ним относятся некоторые химические вещества, а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко обнаруживаются и полезные, которые используются учеными в селекционной работе. Путём воздействия мутагенами в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Радиационным облучением с последующим отбором созданы ценные сорта гороха, фасоли, томатов.
Тест.
1.В основе методов селекции растений, животных и микроорганизмов лежит:
а).способность давать плодовитое потомство
б).изменение условий среды существования,
управляемое волей человека;
в).наследственная изменчивость и
2.В селекции животных практически не применяется:
в). Неродственное скрещивание (аутбридинг);
г).близкородственное скрещивание (инбридинг)
3.Впервые разработал методы получения межвидовых гибридов в селекции растений:
Результаты теста: 1в,2а,3б.
Поднимите руки у кого правильно 3 ответа,2 ответа,1 ответ?
Что такое порода сорт штамм в биологии
Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.
Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.
Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.
Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.
Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор
Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
Индивидуальный отбор
Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.
Естественный отбор
Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.
Инбридинг (инцухт)
В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа родительские особи.
Так называется близкородственное скрещивание. Инбридинг имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. Для инбридинга подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса. Такие подобранные растения в течение ряда лет подвергаются принудительному самоопылению. В результате инбридинга многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.
Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.
| Р | ♀ AAbbCCdd | × | ♂ aaBBccDD |
| F1 | AaBbCcDd | ||
Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.
Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.
Отдаленная гибридизация
Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.
Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.
Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.
Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.
Использование соматических мутаций
Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.
Экспериментальный мутагенез
Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.
Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным
С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.
Селекция
Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).
Основы селекции
В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.
В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.
Автополиплоидия
Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.
Аллополиплоидия
В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.
Скрещивание особей в селекции
Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.
Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.
Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).
Отбор в селекции
Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.
В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.
Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Основы селекции и биотехнологии. Задача современной селекции. Основные методы селекции. Центры происхождения растений и животных. Биотехнология
Основы селекции и биотехнологии. Задача современной селекции. Основные методы селекции. Центры происхождения растений и животных. Биотехнология
Задача современной селекции
Селекция (от лат. selectio – отбор) – это наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Селекция является областью практического применения генетики.
Это необходимость повышения продуктивности растений, животных, микроорганизмов, выведение новых пород, сортов, штаммов, что обеспечит максимальное производство пищевых и других продуктов с минимальными затратами.
Породой животных, сортом растений называют совокупность особей одного вида с особыми наследственными признаками (удойностью, продуктивностью и т. п.), созданными человеком с помощью искусственного отбора.
Порода, сорт и штамм преимущественно не могут существовать самостоятельно, без определенного вмешательства человека. Не всегда сорта растений и породы животных могут проявлять те же самые свойства, что и в той местности, где были выведены.
Основные методы селекции
Основные методы селекции. Селекция – наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Методы
Искусственный отбор
Теоретические основы теории искусственного отбора выдвинул английский ученый Ч. Дарвин. Он доказал, что породы животных, сорта растений имеют одного общего предка. Они не являются самостоятельными видами. Человек формировал породы и сорта согласно собственным интересам, иногда даже в ущерб животным и растениям, снижая их жизнеспособность.
Искусственный отбор может проводиться сознательно или бессознательно. Бессознательно человек начал проводить отбор с момента одомашнивания животных. Современный отбор проводится сознательно, на основе знаний генетики и селекции, то есть законов наследования и изменчивости.
Искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным. Массовый отбор применяют преимущественно для растений. При этом человек выбирает семена, луковицы от растений с наилучшими фенотиповыми признаками. Тем самым желательный признак все больше развивается. Массовый отбор применяется для растений, так как за вегетационный период можно получить большое количество семени, несколько урожаев за сезон и т. п.
Индивидуальный отбор применяется преимущественно для животных. Животные малоплодовиты, потомство нельзя получить быстро. Для улучшения породы, сорта для размножения оставляют отдельных особей, тщательно изучают их генотип и фенотип.
Гибридизация
Это процесс получения гибридов. Он базируется на объединении генетического материала разных клеток и организмов. Получаются гибриды только при участии полового процесса или при соединении соматических клеток.
Гибридизация может проводиться в пределах одного вида и называется внутривидовой. Внутривидовая гибридизация бывает родственной и неродственной. Гибридизация между разными видами называется межвидовой.
Внутривидовая гибридизация. Родственное скрещивание
Родственное скрещивание или инбридинг (от англ. in – в, внутри и briding – разведение) – это скрещивание организмов, которые имеют общих предков. Родственное скрещивание можно наблюдать у самоопыляющихся растений, гермафродитных животных. В зависимости от степени родственности бывает более (жесткий) или менее (мягкий) тесный. Жесткий инбридинг – это скрещивание матери и сына, отца и дочери, родных брата с сестрой, а мягкий – это скрещивание родственных организмов в четвертом и следующих поколениях.
При родственном скрещивании с каждым поколением повышается гомозиготность гибридов. Большинство вредных мутаций находится в рецессивных генах. Следствием родственного скрещивания является ослабление, даже вырождение потомков. Проявляются тяжелые заболевания, разные наследственные аномалии.
В селекции широко используется родственное скрещивание, так как на нем основано выведение чистых линий. С помощью родственного скрещивания поддерживаются породы, закрепляются редкие желательные признаки.
Внутривидовая гибридизация. Неродственное скрещивание
Неродственное скрещивание или аутбридинг (от англ. out – вне). Это скрещивание организмов, не имеющих тесных родственных связей. Это скрещивание представителей разных линий, сортов, пород, которые принадлежат к одному виду. Неродственными считают организмы, которые не имели общих предков на протяжении предыдущих шести поколений. Применяют для объединения ценных свойств разных линий в потомстве. Аутбридинг применяют для повышения жизнеспособности породных или сортовых линий, позволяет предотвращать их вырождение. При неродственном скрещивании можно часто наблюдать явление гетерозиса (от греч. гетерозис – изменение, перевоплощение).
Гетерозис – это явление, согласно которому первое поколение гибридов от неродственного скрещивания имеет повышенную продуктивность, жизнеспособность, в сравнении с родительскими формами. У гетерозисных организмов большинство аллелей переходит в гетерозиготное состояние. Полное проявление гетерозиса наблюдается лишь в первом поколении. Далее аллели постепенно будут переходить в гомозиготное состояние, эффект слабеет.
Применяется широко в сельском хозяйстве. Поэтому в селекционной работе всегда поддерживаются чистые линии.
Межвидовая гибридизация
Отдаленная или межвидовая гибридизация. Это скрещивание особей разных видов. Является перспективным методом селекционной работы. Проводят с целью объединения ценных качеств, которые присущи особям разных видов. С помощью отдаленной гибридизации был получен гибрид пшеницы и пырея, который имеет большую продуктивность, стойкость к полеганию; ржи с пшеницей (тритикале), малины и ежевики и др.
С давних времен проводят отдаленную гибридизацию, чтобы получить мулов (гибриды кобылы и осла). Мулы отличаются высокой жизнеспособностью, большой силой, продолжительным сроком жизни. Были выведены новая порода овец (гибрид мериноса и горного барана архара), бестер (гибрид стерляди и белуги) и др.
При отдаленной гибридизации возникает проблема бесплодия межвидовых гибридов. У гибридов могут быть бесплодными и самцы, и самки, одновременно, или по отдельности. Сложность разведения гибридов состоит в том, что у разных видов разное количество хромосом в наборах, поэтому хромосомы не расходятся во время мейоза. Даже если количество хромосом будет одинаковое, структура их разная. Это тоже приводит к нарушению расхождения хромосом, к неспособности к конъюгации. Особенно сложным является преодоление бесплодия у гибридов животных.
Метод преодоления бесплодия гибридов растений, полученных при межвидовой гибридизации, предложил в 1924 году Г. Д. Карпеченко. Он разработал его при скрещивании редьки и капусты. Эти два растения имеют одинаковый набор хромосом. Ученый удвоил (благодаря полиплоидии) набор хромосом гибрида, то есть в ядре появились два полных набора хромосом. Процесс конъюгации стал проходить нормально. Каждая хромосома имела себе пару.
У животных стало возможным получать гибриды с помощью клеточной инженерии.
Особенности селекции животных и растений
Для растений характерно половое и бесполое размножение. В селекции растений используют индивидуальный и массовый искусственный отбор, разные формы гибридизации. Стерильность гибридов преодолевают с помощью полиплоидии. Полиплоидию применяют также для повышения урожайности сортов. Разнообразные формы растений получают с помощью прививки.
Позвоночные животные размножаются только половым путем, что значительно ограничивает методы селекции. Основными методами является индивидуальный искусственный отбор и разные формы гибридизации. Широко в сельском хозяйстве применяется явление гетерозиса, искусственное оплодотворение.
Центры происхождения растений и животных
Центры разнообразия и происхождения культурных растений
Центры происхождения культурных растений (по Н. И. Вавилову)
Выдающийся генетик и селекционер академик Н. И. Вавилов определил семь основных центров происхождения культурных растений. Именно в этих центрах наблюдается наибольшее разнообразие форм определенного вида.
Южноазиатский тропический. Включает Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии, Индокитай, Тропическую Индию. Является родиной риса, сахарного тростника, нескольких видов цитрусовых, бананов, кокосовой пальмы, огурцов и др.
Восточноазиатский. Включает Центральный и Восточный Китай, Японию, Корею, Тайвань. Является родиной гречки, сои, редьки, проса, груши, яблони, ряда цитрусовых, сливы, шелковицы и др.
Юго-западноазиатский. Включает Кавказ, Афганистан, Малую и Среднюю Азии, Иран, Северо-Западную Индию. Является родиной гороха, мягкой пшеницы, чечевицы, хлопчатника, ржи, ячменя, льна, винограда, моркови, лука, миндаля, абрикоса, некоторых видов груши и др.
Средиземноморский. Включает побережья Средиземного моря. Является родиной оливы, капусты, сахарной свеклы, люпина и др.
Абиссинский. Включает часть Аравийского полуострова, Абиссинское нагорье Эфиопии. Является родиной твердой пшеницы, кофейного дерева, одного из видов бананов, зернового сорго и др.
Центральноамериканский. Включает Южную Мексику и острова Карибского моря. Является родиной кукурузы, красного перца, тыквы, фасоли, какао, табака и др.
Южноамериканский (Андийский). Включает Анды вдоль побережья Тихого океана Южной Америки. Является родиной картофеля, томатов, некоторых видов табака, арахиса, хинного дерева, ананаса и др.
Известно более 25 тыс. видов культурных растений (пищевых, врачебных, технических, масличных), имеющих разное происхождение. Считается, что первыми были окультурены такие виды: кукуруза, рис, пшеница, горох, кокосовая пальма, бананы, тыква, лук и др.
Почти все культурные растения, которые выращиваются в нашей стране, происходят из других стран.
Районы происхождения и одомашнивания пород домашних животных
Центры происхождения домашних животных
В связи со значительными перемещениями одомашненных животных от мест происхождения возникают трудности их выявления. Одомашненные животные испытали значительные изменения по сравнению с дикими предками.
Считается, что первым (около 10-15 тыс. лет назад) одомашненным животным была собака. Происходит от волка. Некоторые современные ученые считают, что предком был представитель семейства собачьих, похожий на современного австралийского динго, распространенный по всей территории Евразии. Одомашнивание происходило одновременно в нескольких регионах. Ныне известно свыше 400 пород собаки домашней, которые разводят в определенных направлениях: охотничьи, служебные, декоративные.
Первые животные, которых человек стал разводить и пасти с помощью собаки и без нее, это овцы и козы. Они одомашнены приблизительно 9-10 тыс. лет назад. Предками овец были дикие муфлон и архар, коз – несколько видов диких коз, в частности безоаровый козел. Ныне разводят свыше 70 пород домашних овец и 50 пород домашних коз.
Свинью одомашнили приблизительно 5-9 тыс. лет назад. Предком является дикий кабан. Свиньи дают больше сала и мяса, чем овцы и козы, но требуют больше пищи и не способны передвигаться на большие расстояния. Разводят ради сала, мяса, кожи.
Крупный рогатый скот происходит от тура – большого дикого быка, который происходит из Индии, откуда эмигрировал в Европу, Северную Африку, Малую Азию и к берегам Китайского моря. Последнее животное было уничтожено в Польше в 1627 году. Одомашнен тур в Древней Греции приблизительно 4 тыс. лет назад.
Дикий як является предком яка, которого разводят в Тибете, Гималаях, на Памире, дикий буйвол – домашнего буйвола, силу которого используют в странах Юго-Восточной Азии.
Домашняя лошадь происходит от дикой лошади тарпана, уничтоженного человеком до конца XIX века. Тарпаны жили в лесостепях Европы и Казахстана. Известно свыше 200 современных пород лошадей.
Ослы были впервые одомашнены в Египте и Ливии. Их предком является дикий осел, которого можно встретить в северных районах Африки.
Двугорбый (бактриан) и одногорбый (дромадер) верблюды были одомашнены около 5 тыс. лет назад в некоторых районах Азии. Ныне сохранился лишь предок двугорбого верблюда, который живет в Центральной Азии.
Домашние кошки происходят от африканской дикой, или ливийской кошки, которые встречаются на севере Африки. Их одомашнили около 5 тыс. лет назад.
Предком домашнего кролика является дикий, который встречается в южных регионах Европы. Его одомашнили около 3 тыс. лет назад.
Одомашнены человеком много видов птиц. Домашняя курица происходит от диких банковских и красных кур, которые живут в Южной и Юго-Восточной Азии. Одомашнена около 5-6 тыс. лет назад. Около 2 тыс. лет назад была одомашнена дикая индейка, около 4 тыс. лет – дикий серый гусь и дикая утка. Предки домашних птиц встречаются в природе.
Основные породы домашнего голубя происходят от дикого скального, живущего в горных местностях умеренных широт Евразии и Северной Африки.
Свыше 5 тыс. лет назад в Китае был одомашнен серебристый карась, который является предком золотых рыбок, и шелковичный (тутовый) шелкопряд, который в природе ныне не встречается.
Неизвестны предок и место одомашнивания медоносной пчелы.
Процесс одомашнивания продолжается и сейчас. Человек разводит большое количество пушных зверей (лисиц, шиншиллу, ондатр, норок, соболя и т. п.).
Биотехнология
Биотехнология: направления и методы
Биотехнология (от греч. биос – жизнь, технос – мастерство, искусство, логос – слово, учение) – это совокупность промышленных методов, которые применяются в производстве с использованием живых организмов или биологических явлений, процессов для получения определенных веществ. Термин употребляется с 70-х годов XX века.
Основные направления биотехнологии
Основные направления биотехнологии
Основные направления биотехнологии: производство веществ (витаминов, гормонов, антибиотиков), кормов для животных (кормовые дрожжи, силос), применение биологических процессов для очищения окружающей среды (сточных вод, водоемов), разработка биологических методов борьбы с вредителями сельского хозяйства, паразитами.
Методы биотехнологии
Одними из современных методов являются методы клеточной, хромосомной и генной инженерии.
Клеточная инженерия
Основана на культивации отдельных клеток и тканей на специально созданных искусственных средах. Такие среды содержат минеральные соли, аминокислоты, гормоны и прочие вещества, необходимые для поддержания жизнедеятельности клеток или тканей.
Одним из направлений является создание культур клеток (тканей). Культуры клеток выращивают на питательных средах из соматических клеток. Отдельные растительные клетки имеют свойство (тотипатентность) – регенерируют к полноценным растениям. При этом все растения располагают идентичной наследственной информацией. Таким образом, получают клон.
Схема генетического клонирования овцы
Клон (от греч. клон – потомок, ветвь) – это клетки или потомки, которые возникли от общего предка. Клон получают при вегетативном размножении растений, почковании растений, грибов, животных, фрагментации животных.
У животных искусственно получают клон, если из неоплодотворенной яйцеклетки удаляют ядро и заменяют его ядром из соматической клетки. Таким образом, получают точную генетическую копию организма, которую клонируют.
Новым методом клеточной инженерии является получение у растений гаплоидов (метод гаплоидов). Для этого проращивают пыльцу и получают из нее полноценное растение, клетки которого имеют гаплоидный набор клеток. Этот метод позволяет быстрее вывести чистые линии – гомозиготные по свойствам растения (при увеличении набора хромосом вдвое).
Достаточно новым методом является метод гибридизации соматических клеток. Этот метод позволяет соединить после специальной обработки несколько соматических клеток организмов, отдаленных в систематическом отношении (человека и моркови, курицы и мыши). Преимущественно ядра при этом не сливаются, а существуют рядом. Клетки не способны к делению. С их помощью создают препараты, которые повышают стойкость к разным инфекциям, раковым заболеваниям.
Хромосомная инженерия
Связана с заменой, добавлением или изъятием хромосом. С помощью хромосомной инженерии возможна замена хромосом со слабыми свойствами одного сорта на хромосомы с лучшими свойствами другого сорта растений (заменимые линии). Возможно также введение дополнительной пары хромосом с признаками, отсутствующими у первого сорта растений (дополнительные линии).
Генная (генетическая) инженерия
Это искусственный перенос (трансгенез) от одного вида организмов к другому, изъятие или добавление необходимых генов. Такие виды организмов могут быть отдаленными по происхождению. Ген, который переносится, удаляется из клеток бактерий, растений или животных или синтезируется искусственно.
Введение генов эукариот в клетки бактерий позволило получить некоторые важные вещества (гормоны, витамины, ферменты, рРНК). Например, введение необходимого гена в клетки кишечной палочки привело к синтезу инсулина человека, необходимого для лечения сахарного диабета.
Вне организма впервые был осуществлен синтез в 1969 году в США индийским ученым Г. Хорана. Искусственный синтез генов – процесс сложный. Поэтому чаще гены удаляют из геномов организмов.
Для перенесения и введения генов в клетки прокариот используют вирусы (бактериофаги) и плазмиды.
Растения и животные, геном которых изменен благодаря генной инженерии, называются трансгенными или химерами.
С помощью генной инженерии возможно удаление дефектных генов на ранних стадиях развития, замена их нормальными генами.
Эмбриональная инженерия
Искусственные изменения организмов возможны на ранних этапах развития – эмбриональная инженерия, основанная на явлении эмбриональной индукции.