Методы селекции растений и животных (Конспект урока). Урока: «Методы селекции растений» Цель урока

Методы селекции растений и животных.

Тип урока : комбинированный урок.

Цели урока : изучение задач и целей науки – селекции растений, животных и микроорганизмов, знакомство с 8 основными центрами происхождения культурных растений, и главными центрами одомашнивания диких животных, изучение основных достижений советских биологов Н.И.Вавилова и его сотрудников, воспитание патриотических чувств.

Селекция в широком смысле слова обозначает отбор. Но в широком понимании селекция – это комплексная наука, направленная на повышение производительности сельского хозяйства.

Задача селекции состоит в создании новых и улучшении уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Все современные домашние растения и животные произошли от диких предков.

Процесс превращения диких растений и животных в культурные формы называют одомашниванием.

Главным фактором одомашнивания является искусственный отбор, отвечающий требованиям человека.

В условиях естественной природы, одомашненные формы существовать как правило не могут.

Первые попытки одомашнивания животных и растений предпринимались людьми еще за 20-30 тыс. лет до н.э. Одомашнивание началось со случайного выращивания диких животных человеком.(Кроликов люди стали разводить лишь в Средневековье, сахарную свеклу в 19 в., а мяту – в 20в.)

Выдающийся вклад в развитие представлений о центрах происхождения культурных растений внесли Н.И. Вавилов и его сотрудники.

В результате многочисленных экспедиций была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция разнообразных культурных растений.

В настоящее время выделяют 8 главных центров происхождения культурных растений .

Название центра

Одомашненные растения

1. Индонезийско - индокитайский

Бананы, сахарная свекла, хлебное дерево

2.Китайско-японский

Рис, просо, соя, шелковица

3.Среднеазиатский

Тайвань, Корея

Горох, лен, морковь, лук, виноград

4.Переднеазиатский

Иран, Афганистан, малая азия

Пшеница, рожь, ячмень, овес

5.Средиземноморский

Берега средиземного моря

Оливковое дерево, капуста

6.Африканский

Кунжут, хлопчатник, арбуз, кофе

7.Южноамериканский

Фасоль, томаты, арахис, ананас, картофель

8.Среднеамериканский

(южная Мексика)

Кукуруза, фасоль, тыква, красный перец, табак

Методы селекции растений

Отбор

Массовый отбор приводит к выведению из исходного материала целой группы особей, которые обладают желательными для селекционера признаками.(перекрестное опыление у растений)

Индивидуальный отбор сводиться к выведению отдельных особей с интересующими человека признаками и получению от них потомства.(выделение чистых линий – гомозиготных особей).

Гибридизация или скрещивание.

Скрещивание в сочетании с отбором – один из самых эффективных способов селекционной работы.

На основе гибридизации совет. Академиком Н.В. Цицином были получены ценные сорта зерновых (гибридизация пшеницы с рожью – тритикале – кормовая культура, дающая высокие урожаи и стойкая к неблагоприятным внешним условиям.

Районы одомашнивания животных.

В районах Индонезийско – Индокитайского центра впервые были одомашнены – собака, свинья, куры, гуси, утки.

В районах Передней Азии – овцы, козы.

Домашнее задание №37

Министерство образования Тверской области

ГБОУ СПО Торжокский государственный промышленно-гуманитарный колледж

Биология

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ТЕМА:

« Основные методы селекции. Биотехнология»

Преподаватель биологии высшей категории Т.В. Королёва

Торжок, 2014

Пояснительная записка

Цель методической разработки обобщение и углубление знаний, полученных на предыдущих этапах обучения; формирование научного мировоззрения, активной жизненной позиции по отношению к проблемам селекции, биотехнологии, закрепление знаний о генетической основе селекции, обучение методам практической работы, самостоятельного поиска, систематизации, обобщения научной информации.

Урок разработан с применением педагогической технологии В.М. Монахова и активного метода обучения (АМО).

Методическая разработка включает:

1. ИКУ (информационная карта урока)

2. Кроссворд «Основные методы селекции»

3. Интерактивная лекция

4. АМО: «Получение ДНК из клубники»

5.Учебный элемент

6. Презентация

ИКУ Тема: «Основные методы селекции. Биотехнология»

Тип урока: изучение новых знаний

Вид урока: комбинированный урок

Место проведения: кабинет химии

Время 1 час 30 мин.

Вопросы для фронтального опроса

1. Наука о наследственности и изменчивости.

2. Участок молекулы ДНК.

3. Какая наука изучает клетку?

4. Наука о выведении новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

5. Как называется метод, при котором проводят различные скрещивания организмов? В результате образуются гибриды.

6. Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?

7. Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?

8. Как называется популяция растений искусственно созданная человеком?

9. Гетерозигота.

10.Гомозигота.

11. Как расшифровать ДНК?

12. Хромосомный набор человека? (2n? n?)

Приложение 1

Кроссворд

1. По горизонтали:

Так называется популяция растений искусственно созданная человеком?

1. По вертикали: Наука о выведении новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов

2. Как называется метод при котором проводят различные скрещивания организмов?

3. Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?

4. В основе этого метода, который используется до сих пор лежит концепция разработанная еще Ч.Дарвиным.

5. Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?

Приложение 2

Интерактивная лекция

Началом селекции можно считать то время, когда человек начал одомашнивать диких животных и выращивать растения. Развитие селекции определялось применением все более совершенных методов управления наследственностью и изменчивостью организмов. Отдельные биотехнологические процессы (хлебопечение, виноделие и др.) известны с древних времен. Но наибольших успехов биотехнология достигла во второй половине ХХ в. и приобретает все большее значение для развития человеческой цивилизации.

Каковы же задачи, стоящие перед селекцией?

Задачи .
1.Повышение урожайности сортов и продуктивности животных.
2.Повышение устойчивости к заболеваниям.
3. Повышение качества продукции.
4.Пригодность для механизированного или промышленного выращивания и разведения.
5.Экологическая пластичность сортов и пород.

Основные методы селекции

Гибридизация бывает родственная и неродственная. Родственное скрещивание (инбридинг) приводит к появлению чистых линей (гомозиготы). При этом снижается жизнеспособность потомства. Пример, получение мясных пород птиц.

Неродственное скрещивание (аутбридинг) бывает внутривидовым и межвидовым. Пример, розы Мичурина (получал скрещиванием морозостойкие розы, желтые, синие, устойчивые к различным заболеваниям) .

Искусственный отбор (массовый и индивидуальный).

Массовый для растений и микроорганизмов. Индивидуальный для животных и самоопыляющих растений.

Биотехнология

Микроорганизмы - это группа прокариотических и эукариотических одноклеточных микроскопических организмов.

Наука, изучающая микроорганизмы, называется микробиологией.

Продуктивность диких форм бактерий невысокая, поэтому человек совершенствует и выводит новые штаммы.

В селекции микроорганизмов применяют традиционные и новейшие методы. К традиционным методам относят экспериментальный мутагенез и отбор по продуктивности.

Экспериментальный мутагенез - это воздействие на организм различных мутагенов с целью получения мутации. Этот метод имеет свои особенности при селекции бактерий:

У селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить бактерий

Значительно меньшее количество генов, их генетическая регуляция более простая, взаимодействия генов просты или отсутствуют миллиарды клеток;

Более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении;

Простота генетической организации

Но возможности традиционной селекции ограничены. Успехи же таких наук как молекулярная биология и генетика в изучении микроорганизмов, а так же возрастающие потребности практического использования микробных продуктов привели к созданию новейших методов целенаправленного и контролируемого получения микроорганизмов с заданными свойствами.

клеточную и генную инженерию

Синтез искусственным путем гена и внедрение его в геном бактерий. (слайд)

Генная инженерия. Совокупность методов, позволяющих посредством операций in vitro (в пробирке, вне организма), переносить генетическую информацию из одного организма в другой.

Цель генной инженерии в получении клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах вырабатывать некоторые « человеческие» белки; в возможности преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим(использование в селекции растений, животных).

Формальной датой рождения генной инженерии считают 1972 год. В этот год группа американских биохимиков Стэнфордского университета во главе с Полом Бергом, сообщила о создании вне организма первой рекомбинантной (гибридной) ДНК. Эта молекула состояла из фрагментов кишечной палочки, группы генов самой этой бактерии и полной ДНК вируса SV40, вызывающего развитие опухоли у обезьян. Такая рекомбинантная структура могла обладать функциональной активностью в клетках, как кишечной палочки, так и обезьяны. За эту работу была присуждена Нобелевская премия Полу Бергу.

Основные методы генной инженерии были разработаны в конце 70-х годов. Их суть заключается во введении в организм нового гена.

Сегодня насчитывается более 100 наименований генетически модифицированных продуктов – «трансгенов» - это растения: соя, кукуруза, рис, картофель, помидоры, сахарная свекла, пшеница, горох, подсолнечник. и другие. Что касается животных, то их гораздо меньше. Например: светящийся в темноте кролик, получивший от медузы ген, лосось, живущий и в соленой и в пресной воде.

Клонирование. Клон – это ряд поколений наследственно однородных потомков одной особи. Черенкование малины или пересадка усов садовой земляники – это клонирование, только не на клеточном уровне.

Каков механизм появления ее на свет? У этой овечки нет отца, но зато 3 матери:

Овца породы Финский Дорсет, давшая свой генетический материал (из клеток тканей молочной железы этой взрослой овцы извлекли соматические ядра);

Овца породы шотландская черномордая, от которой взяли яйцеклетку (из её яйцеклетки удалили гаплоидное ядро и поместили в цитоплазму клетки без ядра диплоидное ядро из клетки первой овцы);

Овца – реципиент породы тоже шотландская черномордая, которая выносила за 148 дней знаменитого ягненка.

Из 256 попыток пересадки яйцеклеток – удалось только единожды.

К 2002 году сама Долли произвела на свет естественным способом 4 нормальных ягнят. Была кремирована в 2003 году.

Приложение 3

Получение молекулы ДНК из клубники

Оборудование: 2 ягоды клубники, 1 пакет для заморозки с застёжкой, полчашки воды, половина чайной ложки соли, 2 чайные ложки жидкости для мытья посуды, 1 бумажный фильтр для кофе, охлажденный изопропиловый спирт.

Ход работы

1. Поместить ягоды в пакет и раздавить руками в пюре (разрушение клеточных перегородок)

2. Добавить в воду соль (она повышает растворимость ДНК) и жидкость для мытья посуды (распускает клеточную мембрану и оболочку ядра). Осторожно взболтать и добавить в пакет с клубникой. Всё перемешать.

3. Пропустить смесь через фильтр для кофе в стеклянный или пластиковый стакан. Аккуратно выдавить из фильтра остатки жидкости.

4. Медленно влить в стакан изопропиловый спирт, с таким расчётом, чтобы он покрыл смесь слоем в толщиной в палец.

6. Примерно через минуту в слое спирта образуется сгусток светлой слизи- это и есть ДНК. Её можно извлечь деревянной палочкой.

Приложение 4

Учебный элемент

Основные методы селекции. Биотехнология

Цели:

Изучив данный учебный элемент, Вы будите знать:

Основные методы селекции.

Основные методы биотехнологии.

- Базовые понятия: сорт, порода, штамм, инбридинг, аутбридинг, массовый и индивидуальный отбор, биотехнология, генная инженерия, клонирование .

Сопутствующие учебные элементы и пособия:

УЭ «Строение клеток»

УЭ «Основы генетики»

Началом селекции можно считать то время, когда человек начал одомашнивать диких животных и выращивать растения. Развитие селекции определялось применением все более совершенных методов управления наследственностью и изменчивостью организмов.

Основные методы селекции – гибридизация и искусственный отбор.

Гибридизация бывает родственная и неродственная. Родственное скрещивание (инбридинг ) приводит к появлению чистых линей. При этом снижается жизнеспособность потомства.

Неродственное скрещивание (аутбридинг ) бывает внутривидовым и межвидовым.

Например, Мичурин Иван Владимирович для создания новых сортов путем селекции и скрещивания получал гибриды растений из отдаленных географических районов, притом сортов, не родственных друг другу, и скрещивал даже различные виды и семейства. Мичурин считал, что гибриды, получаемые таким путем, легче приспосабливаются к условиям внешней среды и успешнее акклиматизируются.

Искусственный отбор (массовый и индивидуальный)

Массовый характерен для растений и микроорганизмов. Индивидуальный для животных и самоопыляющих растений.

Полиплоидия , увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации . Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом – n), соматические – диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами: три набора – триплоид (3n), четыре – тетраплоид (4n) и т. д.

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала. С этой целью используют специальные мутагены (напр., алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе. Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и др. культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.

Биотехнология - наука об использовании живых организмов, их биологических особенностей и процессов жизнедеятельности в производстве необходимых человеку веществ.

Основным объектом, используемым в биотехнологических процессах, являются микроорганизмы.

К новейшим методам селекции относят генную инженерию . В генной инженерии используют два способа:

Выделение нужного гена из генома одного организма и внедрение его в геном бактерий;

Синтез искусственным путем гена и внедрение его в геном бактерий.

Клонирование – это создание большого числа генетических копий одного индивидуума с помощью бесполого размножения. Клон – это ряд поколений наследственно однородных потомков одной особи. Черенкование малины или пересадка усов садовой земляники – это клонирование, только не на клеточном уровне.

В феврале 1997 году человечество было потрясено известием о генетическом клонировании овцы. Шотландский ученый Ян Вильмут с коллегами провели успешное клонирование овцы

Задания

I . Выпишите определения новых биологических понятий: инбридинг, аутбридинг, биотехнология, клонирование, полиплоидия.

II. Тест

1. Создание большого числа генетических копий одного индивидуума с помощью бесполого размножения – это

А) клонирование
Б) получение трансгенных организмов
В) создание чистых линий
Г) проявление гетерозиса

2. Искусственным переносом генов из одного организма в другой с целью получения более продуктивных трансгенных организмов занимается

А) генная инженерия
Б) клеточная инженерия
В) бионика
Г) микробиологическое производство

3. Отрасль хозяйства, которая производит различные вещества на основе использования микроорганизмов, клеток и тканей других организмов,-

А) бионика
Б) биотехнология
В) цитология
Г) микробиология

4. Какова роль клеточной инженерии в селекции растений

А) изменяет сроки размножения организмов
Б) изменяет природу ценных сортов
В) ускоряет сроки выведения сортов
Г) усиливает скорость роста организмов

5. Методы конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации, реконструкции используются в

А) генной инженерии
Б) клеточной инженерии
В) генетике
Г) бионике

III. Вопросы

1. В 1760-е годы английский селекционер Р. Бейкуэлл сформулировал два правила селекции крупного рогатого скота: “Скрещивай лучшее с лучшим” и “Подобное рождает подобное”. Трудами этого специалиста Англия во многом обязана своим лидирующим положением в племенном животноводстве. О каких методах селекции идёт речь в данных высказываниях?

2. Знаменитый русский селекционер И.В. Мичурин вывел более 300 сортов плодовых и ягодных культур, на выведение же одного сорта требуется не менее 20 лет. Поэтому жизнь этого учёного - беспримерный подвиг, пример колоссального трудолюбия и патриотизма. Мало кому известно, что Мичурин занимался и селекцией цветов – роз, лилий. Голландцы предлагали большие деньги за лилию фиалкоцветную. Не продал… А каков метод получения этого растения, излюбленный мичуринский метод?

3. Всеми любимый виноград сорта кишмиш не имеет семечек, обладает раннеспелостью и приятным вкусом. Сорт Кишмиш Чёрный. Кишмиш белый овальный обладают хромосомным набором 4 п. Как называются такие растения, как можно получить растения с удвоенным набором хромосом?

4. Некоторые объекты сочинской олимпиады в 2014 году задели территорию Северо-Кавказского биосферного заповедника. С целью сохранения эндемичных растений этого заповедника, например иглицу колхидную, перевезли в город Волгоград, где их не только сохранят, но и увеличат их численность. Предложите метод, как это можно сделать.

5. Почему селекция основана на генетике?

искусственный отбор .

Массовый отбор

При индивидуальном отборе

Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор .

Искусственный отбор – это выбор человеком наиболее ценных для него особоей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желаемыми свойствами.

В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор - это выделение группы особей по внешним, фенотипическим признакам без проверки их генотипа.

Массовый отбор наиболее эффективен в отношении качественных признаков, контролируемых одним или несколькими генами. Вместе с тем он редко бывает успешным по полигенным признакам с низким коэффициентом наследования.

При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями. В результате появляется возможность оценивать наследственные качества отдельных особей, т. е. способность передавать свойства потомству.

Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35000 телят с помощью глубокого замораживания семени, сохраняющегося долгие годы. Поэтому уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами.

Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если он сочетается с определенными типами скрещиваний.

Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор .

Искусственный отбор – это выбор человеком наиболее ценных для него особоей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желаемыми свойствами.

В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор - это выделение группы особей по внешним, фенотипическим признакам без проверки их генотипа.

Массовый отбор наиболее эффективен в отношении качественных признаков, контролируемых одним или несколькими генами. Вместе с тем он редко бывает успешным по полигенным признакам с низким коэффициентом наследования.

При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями. В результате появляется возможность оценивать наследственные качества отдельных особей, т. е. способность передавать свойства потомству.

Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35000 телят с помощью глубокого замораживания семени, сохраняющегося долгие годы. Поэтому уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами.

Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если он сочетается с определенными типами скрещиваний.

Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

При инбридинге

Аутбридинг двух форм

Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

Методы гибридизации (типы скрещивания) в селекции . Все разнообразие типов скрещиваний сводится к инбридингу (родственное скрещивание) и аутбридингу(неродственное скрещивание).

При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец - дочь, мать - сын, двоюродные братья - сестры и т. д.). Этот тип скрещивания применяют в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков. Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности.

Вместе с тем при инбридинге часто наблюдается ослабление животных, их постепенное вырождение, обусловленное гомозиготизацией рецессивных аллелей.

Аутбридинг – это скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций. Получается бесплодное потомство. Аутридинг бывает двух форм : внутрисортовая гибридизация и отдаленная гибридизация. Отдаленная гибридизация характеризуется скрещиванием организмов, относящихся к разным видам растений и животных.

Аутбридинг повышает уровень гетерозиготности потомства и гетерогенности популяции.

Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

Полиплоидия. полиплоидии

Мутагенез

Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

Полиплоидия. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется метод полиплоидии , который приводит к увеличению размеров клеток и всего растения вследствие умножения числа наборов хромосом. Кроме того, избыток хромосом повышает их устойчивость к патогенным организмам (вирусам, грибам, бактериям) и ряду других неблагоприятных факторов, например к радиации: при повреждении одной или даже двух гомологичных хромосом остаются неповрежденными другие такие же.

Около 80 % современных культурных растений являются полиплоидами. Так, триплоидная сахарная свекла отличается от обычной не только большей урожайностью вегетативной массы и более крупными размерами корнеплодов, но и повышенной их сахаристостью, а также устойчивостью к болезням.

Мутагенез . Спонтанные мутанты используются преимущественно в селекции растений. Так, на основе мутанта желтого безалкалоидного люпина получено несколько сортов сладкого люпина, которые выращивают на корм скоту. Люпин, содержащий алкалоиды, для этой цели непригоден, поскольку животные его не едят.

В последние десятилетия во многих странах мира развернуты работы по получению индуцированных мутантов. Индуцированные рентгеновыми лучами мутанты были выделены у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.). Они отличаются не только повышенной урожайностью, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке. Кроме того, короткая и прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера колоса и массы семян без опасения, что повышение урожая зерна приведет к полеганию растений.

Школа № 643

Реферат по биологии

«Методы селекции»

Ученицы 9Б класса

Жаровой Анны

Учитель Дубовик О. А.

Санкт-Петербург 2008-2009

Определение селекции, основные методы

Методы селекции растений

Методы селекции животных

История селекции

Учёные, которые внесли вклад в развитие селекции и генетики

Примеры селекции живых организмов

Список использованных источников

Определение селекции, основные методы

Селекция – это эволюция, управляемая человеком

Н. И. Вавилов

Селекция - наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов с целью увеличения их продуктивности, повышения устойчивости к болезням, вредителям, приспособления к местным условиям и другое. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных. Основными методами селекции являются отбор и гибридизация, а также мутагенез (образующий метод в селекции высших растений и микроорганизмов, который позволяет искусственно получать мутации с целью увеличения продуктивности), полиплоидия (кратное увеличение диплоидного или гаплоидного набора хромосом, вызванное мутацией), клеточная (совокупность методов конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции) и генная инженерия (наука, создающая новые комбинации генов в молекуле ДНК). Как правило, эти методы комбинируют. В зависимости от способа размножения вида применяют массовый или индивидуальный отбор. Скрещивание разных сортов растений и пород животных – основа повышения генетического разнообразия потомства

Методы селекции растений

Основные методы селекции растений в частности - отбор и гибридизация. Для перекрестно-опыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Если же желательно получение чистой линии - то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестно-опыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов. Основная причина этого - переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливаются неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны, и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследственное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают.

Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестно-опыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибридизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса (гетерозис – мощное развитие гибридов, полученных при скрещивании «чистых» линий, одна из которых гомозиготная по доминантным, другая - по рецессивным генам): гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина - объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.

В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре.

При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон гомологических рядов Н. И. Вавилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

Методы селекции животных

Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Однако селекция животных имеет некоторые особенности: для них характерно только половое размножение; в основном очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет); количество особей в потомстве невелико.

Одним из важнейших достижений человека на заре его становления и развития (10-12 тыс. лет назад) было создание постоянного и достаточно надежного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. У домашних животных весьма развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные для их существования в естественных условиях, но полезные для человека. Поэтому в естественных условиях одомашненные формы существовать не могут.

Одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более спокойный нрав, обладали другими ценными для человека качествами), затем осознанным, или методическим. Широкое использование методического отбора направлено на формирование у животных определенных качеств, удовлетворяющих человека.

Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером. Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства. Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. По признакам предков, особенно по материнской линии, можно судить с известной вероятностью о генотипе производителей.

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг (неродственное скрещивание) и инбридинг (близкородственное).

Аутбридинг между особями одной породы или разных пород животных, при дальнейшем строгом отборе приводит к поддержанию полезных качеств и к усилению их в ряду следующих поколений.

При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство. Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков.

В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.

У домашних животных, как и у растений, наблюдается явление гетерозиса: при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности.

Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве и свиноводстве, так как первое поколение гибридов непосредственно используют в хозяйственных целях.

Отдаленная гибридизация домашних животных менее эффективна, чем растений. Межвидовые гибриды животных часто бывают бесплодными. Но в некоторых случаях отдаленная гибридизация сопровождается нормальным слиянием гамет, обычным мейозом и дальнейшим развитием зародыша, что позволило получить некоторые породы, сочетающие ценные признаки обоих использованных в гибридизации видов.

История селекции

Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI-XVII вв. отбор происходил бессознательно, то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию (скрещивание), скрещивая растения с желательными признаками и, в дальнейшем, отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно.

Учёные, которые внесли вклад в развитие селекции и генетики

1) Г. Мендель

Этот немецкий учёный заложил основы современной генетики, установив в 1865 году принцип дискретности (прерывности), наследовании признаков и свойств организмов. Также он доказал метод скрещивания (на примере гороха) и обосновал три закона, названных позже его именем.

PAGE_BREAK--

2) Т. Х. Морган

В начале двадцатого века этот американский биолог обосновал хромосомную теорию наследственности, согласно которой наследственные признаки определяются хромосомами - органоидами ядра всех клеток организма. Ученый доказал, что гены расположены среди хромосом линейно и что гены одной хромосомы сцеплены между собой.

3) Ч. Дарвин

Этот учёный, основатель теории происхождения человека от обезьяны, провёл большое количество опытов по гибридизации, в ряде которых и была установлена теория о происхождении человека.

4) Т. Фэрчайлд

Впервые в 1717 году получил искусственные гибриды. Это были гибриды гвоздик, получившиеся в результате скрещивания двух различных родительских форм

5) И. И. Герасимов

В 1892 году русский ботаник Герасимов исследовал влияние температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры и обнаружил удивительное явление - изменение числа ядер в клетке. После воздействия низкой температурой или снотворным, он наблюдал появление клеток без ядер, а также с двумя ядрами. Первые вскоре погибали, а клетки с двумя ядрами успешно делились. При подсчете хромосом оказалось, что их вдвое больше, чем в обычных клетках. Так было открыто наследственное изменение, связанное с мутацией генотипа, т.е. всего набора хромосом в клетке. Оно получило название полиплоидии, а организмы с увеличенным числом хромосом – полиплоидов.

5) М. Ф. Иванов

Выдающуюся роль в селекции животных сыграли достижения известного советского селекционера Иванова, разработавшего современные принципы отбора и скрещивания пород. Он сам широко вводил генетические принципы в практику племенного дела, сочетая их с подбором условий воспитания и кормления, благоприятных для развития породных свойств. На этой основе им были созданы такие выдающиеся породы животных, как белая украинская степная свинья и асканийский рамбулье.

6) Я. Вильмут

В последнее десятилетие активно изучается возможность искусственного массового клонирования уникальных животных, ценных для сельского хозяйства. Основной подход заключается в переносе ядра из диплоидной соматической клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалено собственное ядро. Яйцеклетку с подмененным ядром стимулируют к дроблению (часто электрошоком) и помещают животным для вынашивания. Таким путем в 1997 г. в Шотландии от ядра диплоидной клетки из молочной железы овцы-донора появилась овечка Долли. Она стала первым клоном, искусственно полученным у млекопитающих. Именно этот случай был достижением Вильмута и его сотрудников.

7) С. С. Четвериков

В двадцатых годах возникли и стали развиваться мутационная и популяционная генетики. Популяционная генетика это область генетики, которая изучает основные факторы эволюции - наследственность, изменчивость и отбор - в конкретных условиях внешней среды, популяции. Основателем этого направления и был советский ученый Четвериков.

8) Н. К. Кольцов

В 30-е годы генетик этот учёный предположил, что хромосомы - это гигантские молекулы, предвосхитив тем самым появление нового направления в науке – молекулярной генетики.

9) Н. И. Вавилов

Советский ученый Вавилов установил, что у родственных растений возникают сходные мутационные изменения, например у пшеницы в окраске колоса, остистости. Эта закономерность объясняется сходным составом генов в хромосомах родственных видов. Открытие Вавилова получило название закона гомологических рядов. На основании его можно предвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений.

10) И. В. Мичурин

Занимался гибридизацией яблонь. Благодаря этому, он вывел новый сорт Антоновка шестиграммовая. А его гибриды яблок нередко называют «Мичуринскими яблоками»

Примеры селекции живых организмов

В пушном деле большое значение имеет отбор естественных мутаций, отличающихся новой красивой окраской. Такой отбор очень быстро дает положительные результаты. Это можно показать на новых породах лисиц: серебристо-черной, платиновой и белой. Серебристо-черная лисица, которая была завезена в СССР в 1927 г., за 20 лет селекционной работы приобрела ряд свойств, отличающих ее от исходной формы. Платиновая лисица выведена путем отбора из группы серебристо-черных, имевших большое количество серебристых волос. У платиновой лисицы большие белые пятна развиты на груди, брюхе, лапах и морде.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней - украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами- производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были созданы различные линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, а по выносливости – от украинских свиней.

Доказано, что вклад селекции в повышение в два раза урожайности основных сельскохозяйственных культур, достигнутое за последнюю четверть века в развитых странах, составляет около 50%. Так называемую «зеленую революцию» в земледелии Мексики, Индии и ряда других стран совершило внедрение низкорослых (с высотой стебля 100-110 см), полукарликовых (80-100 см) и карликовых (60-80 см) сортов риса, пшеницы и др. Они характеризуются нетолько высокой устойчивостью к полеганию, но и высокой продуктивностью колоса, главным образом за счет повышенного количества в нем зерновок. Такие сорта обеспечивают урожайность выше 60 ц/га. Производство пшеницы в Мексике и Индии с 1950 по 1970 г. возросло более чем в 8 раз; посевная площадь увеличилась вдвое, а урожай - вчетверо. Подобные сорта пшеницы созданы и в России (например, Донская полукарликовая и Мироновская низкорослая).

Список использованных источников

1. naexamen.ru/otvet/11/biol/600.shtml

2. www.biorg.ru/metodiselekcii.html

3. shkola.lv/index.php?mode=lsntheme&themeid=113

4. ru.wikipedia.org/wiki/Селекция

5. schools.keldysh.ru/school1413/pro_2005/per/Metan.htm

6. dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/163134

7. sbio.info/page.php?id=39

8. www.beekeeping.orc.ru/Arhiv/a2007/n1007_10.htm

Урок – практикум «Селекция растений и животных», 9 класс

Учитель биологии МОУ «Лицей № 3 им. П.А. Столыпина

г. Ртищево Саратовской области» Клещевская В.И.

Ход урока:

Вводное слово учителя. (3 мин.)

Как вы понимаете это высказывание? Какие знания необходимы селекционеру для успешной работы? Какие задачи ставит перед собой наука селекция? Когда селекция стала не только родом практической деятельности человека, но и наукой? Кто в нашей стране создал научную базу для развития селекции? Н.И. Вавилов назвал селекцию – наукой, искусством и особой отраслью сельскохозяйственного производства . Мы сегодня должны эти слова подтвердить на нашем уроке-практикуме.

Практическая работа.

Задание 1 . Обдумайте и подтвердите слова Н. И. Вавилова, которые у вас на столе. (3 мин.) Как наука – селекция изучает эволюцию культурных растений и домашних животных, изучает их генотип, закономерности наследственности и изменчивости, опирается на генетические законы. Как искусство - творчески разрабатывает методы и приемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, обладающими полезными свойствами для человека. Как отрасль с/х производства, селекция ставит конкретные задачи по обеспечению населения продовольствием и сырьем. Задание 2 . Работа с наглядным материалом. Использовать 2-3 примера. (5 мин)

группа. Работа с коллекциями разных сортов яблок, томатов. Группа. Работа с рисунками, практическими работами одноклассников по изучению декоративных растений, пород голубей, собак по заданиям.

группа. Работа с творческими работами по селекции растений и животных, имеющих с/х значение (томатов, картофеля….., КРС, МРС, КРОЛИКОВ, ДОМАШНЕЙ ПТИЦЫ…..). Задания см. Приложение

группа. Представьте, что вы селекционеры, вам необходимо создать новый сорт томатов. Какими признаками вы наделили бы свой сорт? Почему? Какими способами, методами вы будете пользоваться при выведении нового сорта? Где вы будете искать источники новых генов, формирующих лучшие продуктивные качества вашего сорта? группа. Найдите и посмотрите видеофрагмент в сети Интернет о разведении страусов в нашей стране. Как вы думаете, какие цели ставят перед собой фермеры, занимаясь страусоводством? Какой прок от них? В каком направлении может идти селекционная работа страусов? группа. Представьте, что вы селекционеры и вам предстоит заняться звероводством. Необходимо одомашнить и развести на звероферме песцов и соболей. С чего вы начнете селекционную работу с дикими животными? На какие признаки вы, прежде всего, обратите внимание? Какова будет стратегия селекционной работы?

Отчеты по заданиям. (10 мин.)

Рефлексия. Выводы. Самооценивание. (3 мин)

Какие знания по данному разделу интересны были лично для вас? Чем селекция интересна и полезна для каждого из нас?

ПРИЛОЖЕНИЕ. Задания для групп учащихся. 1 группа получает набор муляжей «Дикая форма и культурные сорта яблони». Задания для учащихся : 1.Рассмотрите внешний вид муляжей. 2. Чем отличаются плоды культурных сортов от дикой формы яблони? 3. В каком направлении шла селекционная работа по выведению культурных сортов яблони? 4. Чем отличаются плоды культурных сортов яблони друг от друга 5. Почему люди создали такое большое количество сортов яблонь?

2 группа получает набор муляжей «Дикая форма томата обыкновенного и культурные сорта томатов». 1.Рассмотрите внешний вид муляжей. 2. Чем отличаются плоды культурных сортов от дикой формы? 3. В каком направлении шла селекционная работа по выведению культурных сортов томатов? 4. Чем отличаются плоды культурных сортов томатов друг от друга? 5. Почему люди создали такое большое количество сортов томатов? 3 группа работает с рисунками дикой формы шиповника и разнообразных сортов роз (на ПК). 1. Рассмотрите фотографии шиповника и сортов роз. 2. Какие признаки использовали селекционеры при выведении новых сортов роз? 3. Какие методы, по вашему мнению, могли использовать селекционеры при выведении разнообразных сортов роз? 4.Представьте себя селекционером, какие бы сорта роз вывели бы вы, с какими свойствами?

группа работает с рисунками разных пород собак (на ПК).