Что такое селекция в биологии 10 класс кратко
Что такое селекция в биологии 10 класс кратко
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.
Краткий конспект «Основы селекции»
Краткий конспект содержит основные вопросы, изучаемые по теме «Основы селекции».
Просмотр содержимого документа
«Краткий конспект «Основы селекции»»
Селекция – наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека.
Сорт, порода и штамм – совокупность особей, искусственно созданная человеком, которая характеризуется определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками.
Теоретической основой селекции является генетика, разрабатывающая проблемы наследственной изменчивости, системы скрещивания и отбора.
Создателем современной генетической основы селекции является Н. И. Вавилов.
Важнейшей задачей селекции является исследование закономерностей эволюции домашних животных и возделываемых растений.
По выражению Н. И. Вавилова, селекция – это эволюция, управляемая человеком.
Перед селекционерами стоит задача создания высокопродуктивных сортов и пород, дающих продукцию высокого качества, пригодных для механизированного возделывания и уборки, способных максимально использовать создаваемые условия внешней среды (свет, тепло, вода, удобрения, СО2 и т.д.) и обладающих другими необходимыми технологическими качествами (при транспортировке, хранении и переработке).
Основные (традиционные) методы селекции – гибридизация и отбор.
Современные генетико-селекционные методы:
— отдаленная и внутривидовая гибридизация,
— экспериментальный (индуцированный) мутагенез,
— клеточная и генная инженерия (биотехнология) и т.д. позволяют создать новые формы с исключительно высоким уровнем продуктивности.
Селекционный процесс включает в себя поиск исходного материала и выделения образцов с наибольшей выраженностью признака.
ЦЕНТРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ
Академик Н. И. Вавилов указывал, что для успешной работы по созданию сортов и пород следует изучать и учитывать исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных, их генетическое разнообразие. Обобщив огромный материал, собранный в результате многочисленных экспедиций, Н. Вавилов внес выдающийся вклад в развитие представления о центре происхождения культурных растений, которые совпадают с древними очагами мирового земледелия.
1. Индонезийско-индокитайский (южноазиатский)
Бананы, сахарная пальма, сахарный тростник, огурцы, баклажан.
2. Китайско-японский (восточноазиатский)
Рис, просо, соя, шелковица, слива, вишня, чай.
3. Переднеазиатский (юго-западный)
Пшеница, рожь, ячмень, овес, чечевица.
Морковь, лен, миндаль, виноград.
Оливковое дерево, капуста, брюква, свекла.
Бананы, арбуз, кофе, твердые сорта пшеницы.
Фасоль, томат, арахис, ананас, картофель, хинное дерево.
Кукуруза, фасоль, тыква, табак, какао, красный перец, длинноволокнистый хлопчатник
Выбор исходного Гибридизация (скрещивание) Искусственный отбор
(желательно из центров Межлинейная Массовый Индивидуальный
многообразия) гибридизация (по фенотипу) (по генотипу)
Инбридинг Полиплоидия Отдаленная
(получение и индуцированный гибридизация
чистых линий: мутагенез (редька х капуста)
Инбридинг у растений – это принудительное самоопыление перекрестноопыляемых растений. Проводят 6-7 лет –переводят гены в гомозиготное состояние (АА; аа).
Инбридинг приводит к «депрессии», поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние:
Потомство одной самоопыляемой особи называется чистой линией (АА, аа).
В селекции растений часто применяют межлинейную гибридизацию – перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями (т.е. чистыми линиями).
При этом возникает эффект гетерозиса, или гибридной мощи, т.е. гибриды F1 по ряду признаков часто превосходят исходные родительские формы. Отмечается повышенная жизнеспособность F1.
Эффект гетерозиса объясняется переводом рецессивных генов в гетерозиготное состояние, в котором они не оказывают отрицательного влияния на жизнеспособность
Эффект гетерозиса в последующих поколениях при половом размножении снижается и сохраняется при вегетативном.
Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом относительно гаплоидного набора. Полиплоиды отличаются повышенной продуктивностью. Многие культурные растения являются полиплоидами.
Для получения полиплоидов воздействуют на половые клетки растений мутагенами, разрушающими веретено деления (например, колхицин) при этом образуются три-,
тетраплоидные и т.д. формы.
Отдаленная гибридизация позволяет в одном организме совместить признаки разных родов и видов. Гибриды F1 обычно бесплодны. Советский ученный Г. Карпеченко разработал способ преодоления бесплодия:
Удвоил число хромосом гибрида F1, т.е. гаметы растений были диплоидны
2n (18) х 2n (18) = 4n (36) – капустно-редечный гибрид, состоял из диплоидных
наборов редьки и капусты;
Это обеспечило нормальное протекание мейоза;
Гаметы, которые при этом образовывались, несли по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18)
Зигота после оплодотворения вновь несла 36 хромосом (18редичных и 18 капустных).
Искусственный отбор – основа селекционного процесса.
Отбор может быть массовым и индивидуальным.
1. Массовый отбор представляет собой выделение ряда экземпляров по внешним признакам (по фенотипу) без проверки их генотипа. Такой сорт генетически неоднороден, отбор время от времени повторяют.
Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник).
2. Индивидуальный отбор (по генотипу) оценивают потомство каждого отдельно взятого растения в ряду нескольких поколений – для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха).
В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей:
— во-первых, для животных характерно половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой;
— во-вторых, у них позднее наступает половозрелость;
— в-третьих – немногочисленное потомство;
— они не размножаются вегетативно.
Однако и в селекции животных используют гибридизацию и отбор, как массовый, так и индивидуальный.
Методы селекции животных
Селекционная работа Гибридизация Отбор
начинается с подбора (скрещивание)
родительских пар Массовый Индивидуальный
Переводят гены в Межвидовое
гомозиготное состояние Внутривидовое (скрещиваются
(скрещиваются разные разные виды)
породы одного вида) кобыла + осёл = мул
пример о белой украинской свинье потомство бесплодно
Инбридинг – скрещивание между родственными особями.
У перекрестно оплодотворяющихся организмов инбридинг – скрещивание братьев с сестрами или родителей с детьми (возвратное скрещивание).
Генетическое следствие инбридинга – повышение гомозиготности потомков по различным признакам.
Инбридинг часто ведет к ослаблению и даже вырождению потомков у животных. И тем не менее инбридинг часто используется в селекции животных, т.к. дает возможность выявить и закрепить ряд наследственных признаков в потомстве за счет перевода их в гомозиготное состояние.
Отдаленная гибридизация (аутбридинг) – скрещивание форм, относящихся к разным видам, родам и т.д. При межпородных скрещиваниях рецессивные гены переходят в гетерозиготное состояние и не оказывают отрицательного действия на развитие тех или иных признаков у потомков.
Отдаленная гибридизация имеет ряд особенностей (трудность получения гибридов, а зачастую полная стерильность потомков). Основная причина полной стерильности FI связана с нарушением хода мейоза.
Пример внутривидового скрещивания:
М. Иванов (советский селекционер), создавая белую степную украинскую породу свиней, для скрещивания взял высокопродуктивного английского хряка и неприхотливую к условиям содержания плодовитую украинскую свинью.
Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками. В результате был выведен хряк Асканий I превосходного телосложения, которого он скрещивал с сестрами, дочерями, внучками и, таким образом, большинство генов было переведено в гомозиготное состояние – были получены различные чистые линии.
Отдаленная гибридизация. Межвидовое скрещивание. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом – мула, который отличается выносливостью и долгожительством, но, чаще всего, межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к бесплодию.
Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении.
С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.
Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы.
Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.
Биология. 10 класс
Конспект урока
Урок 18. «Генетика и селекция»
1. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;
На уроке вы познакомитесь с краткой историей селекции, её задачах, целях и методах. Так же вы узнаете о таких понятиях как «сорт», «порода», «штамм». Учащиеся сформируют знания о центрах происхождения культурных растений, открытых Н.И. Вавиловым, основных этапах одомашнивания диких животных и особенностях селекции микроорганизмов.
2. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);
Биотехноло́гия, Внутривидовая гибридизация, Гетерозис, Гибридизация, Имбридинг, Искусственный мутагенез, Искусственный отбор, Межвидовая гибридизация, Мутагены, Отдаленная гибридизация, Полиплоидия, Чистая лини, Штамм.
Биотехнология – использование живых организмов и биологических процессов в производстве.
Генная инженерия – раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяина и синтезировать конечные продукты обмена.
Штамм – чистая культура микроорганизма, выделенная из определённого источника или получения в результате мутаций.
Массовый отбор – выделение из исходного материала группы особей с желаемыми для селекционера признаками, оставление их для дальнейшего размножения.
Гибридизация – скрещивание особей, относящихся к различным сортам, видам, родам; один из методов селекции, сочетаемый с последующим отбором.
Мутагенез – экспериментальное получение мутаций при воздействии факторов окружающей среды (мутагенными факторами).
Центры доместикации – предполагаемые места одомашнивания животных.
Центры происхождения – географические области, являющиеся родиной дикорастущих растений – предков культурных растений.
Гетерозис – скрещивание чистых линий с целью получения гибридов, которые проявляют максимальную жизненную силу.
Инбридинг – близкородственное скрещивание;
Аутбридинг – неродственное скрещивание между особями одного вида;
Полиплоидия–кратное увеличение хромосомного набора;
Чистая линия – потомство одной гомозиготной особи(потомство от одной самоопыляющейся особи)
Межвидовая гибридизация(Межпородное скрещивание)– используют для создания новой породы или получения эффекта гетерозиса.
Отдаленная гибридизация – скрещивание растений, относящихся к разным видам.
3. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);
2. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г.И. Лернер. – М.:Эксмо, 2007.стр 116-124
5. Е.Н. Демьянков, А.Н. Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11», учебное пособие для общеобразовательных организаций.
4. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);
5. Теоретический материал для самостоятельного изучения;
Селекция – наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными для человека свойствами.
Задачей современной селекции является повышение продуктивности сортов растений и пород животных.
Н.И, Вавилов собрал коллекцию семян культурных растений со всего мира и выделил центры их происхождения, а так же сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
«Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов».
Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
Основные методы селекции.
Для достижения результата процесса гибридизации особое внимание уделяется подбору родительских пар.
Родственное скрещивание, или инбридинг, приводит к появлению чистых линий, но при этом снижается жизнеспособность потомства.
Неродственное скрещивание, или аутбридинг, бывает внутривидовым и межвидовым (например отдаленная гибридизация). Аутбридинг в первом поколении дает эффект гетерозиса.
Формы отбора: бессознательный и методический.
Биотехнология – применение биологических процессов и использование живых организмов в промышленности, медицине, сельском хозяйстве и других отраслях человеческой деятельности.
Клеточная инженерия- метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования на питательной среде. При этом в клетки вводят новые хромосомы, ядра и другие клеточные структуры.
Генная инженерия – отрасль молекулярной биологии, задача которой конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов сновой генетической программой.
6. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).
Вставьте пропущенные слова.
Тип вариантов ответов: (Текстовые,Графические, Комбинированные):
Подсказка: Еще раз повторите раздел «селекция животных»
Решите кроссворд «Селекция»
1. Абиссинский центр происхождения культурных растений.
2. Родина этой культуры районы Средиземноморья.
3. Дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач4. Доклеточная форма жизни.
4. Вывел высокопродуктивные породы свиней и овец
5. Злаковая культура.
6. Листопадное плодовое дерево.
7. Совокупность домашних животных одного вида, искусственно созданная человеком.