Мутация селекция это

Для практической селекции наибольшее значение имеют генная и геномная полиплоидия мутации Остальные типы мутаций большей частью, используются научных исследованиях, которые через определенное время могут также оказаться практически очень важными Так как между генными тип 1 и геномными тип 4 мутациями имеются принципиальные различия, касающиеся способов их получения, поэтому их практическое использование относится к двум селекционным направлениям мутационной селекции, основанной на индуцировании генных мутаций селекции на основе генома, или кратном увеличении наборов хромосом полиплоидия Мутации могут возникать во всех клетках растения Ho мутировавший аллель может быть передан по наследству следующему поколению лишь том случае, если мутация произойдет половой клетке гамете Такие мутации называются генеративными Если же мутация произойдет соматических клетках, то передача по наследству может произойти только у растений, размножающихся вегетативным способом Такие мутации получили название соматические У плодовых растений хорошо изучены почковые спортовые мутации Установлено, что измененные результате мутационного процесса гены, наследуются также стабильно, как и до возникновения мутации Однако измененные гены сами могут мутировать вновь, причем даже вернуться исходное состояние. Бактерии могут самостоятельно производить полезные для человека вещества, и это их свойство использует микроорганизмов селекция Что такое метод генной инженерии этой ее отрасли Это совокупность воздействий, провоцирующая бактерии продуцировать такие соединения, которые естественных условиях не вырабатываются. Дата рождения может многое о вас рассказать В настоящее время все больше людей склоняются к тому, что цифры имеют судьбе основополагающее значение Мы приходим этот мир определенный день. При выведении новых сортов растений и штаммов микроорганизмов используют индуцированные мутации искусственно вызываемые различными мутагенными факторами химическими веществами, рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами Затем проводят отбор полученных мутантов, сохраняя наиболее продуктивные. Селекция от лат селиктио отбор наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека и уровню производительных сил общества. Исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных объекты селекционной работы без знания исходного материала, без изучения его происхождения и эволюции невозможно совершенствование существующих форм животных и растений. Восточноазиатский центр Центральными Восточный Китай, Япония, остров Тайвань, Корея Родина сои, нескольких видов проса, множества плодовых и овощных культур Этот центр тоже богат видами культурных растений около 20 мирового многообразия. ЮгоЗападноазиатский центр Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, СевероЗападная Индия Родина нескольких форм пшеницы, ржи, многих зерновых, бобовых, винограда, плодовых В нем возникло 14 мировой культурной флоры. Абиссинский центр Небольшой район Африканского материка с очень своеобразной флорой культурных растений Очевидно, очень древний очаг самобытной земледельческой культуры Родина зернового сорго, одного вида бананов, масличного растения нута, ряда особых форм пшеницы и ячменя. Андийский Южноамериканский центр Включает часть районов Андийского горного хребта вдоль западного побережья Южной Америки Родина многих клубненосных растений, том числе картофеля, некоторых лекарственных растений кокаиновый куст, хинное дерево.

Близкородственное инбридинг позволяющее перевести рецессивные гены гомозиготное состояние. В селекции животных используют гибридизацию и отбор массовый и индивидуальный, инбридинг и другие методы М Ф Иванов, Н С, Батурин. Селекция микроорганизмов молодая, развивающаяся отрасль селекции Ее задача получение высокопродуктивных микроорганизмов путем воздействия на исходные формы лучами Рентгена, ультрафиолетовыми лучами и химическими мутагенами. Все разнообразие человеческих популяциях есть результат мутационных изменений Видный генетик С С Четвериков 1882 1959 внес существенный вклад доказательство связи генетики с эволюцией Он показал, что первые элементарные процессы начинаются популяциях Природные популяции при относительной фенотипичной однородности по генетической структуре разнородны и насыщены множеством открытых мутаций, образующих резерв. Генофонд популяций пополняется также за счет генного потока миграции особей из других популяций, приносящих новые гены Они, также, как мутации, при скрещиваниях первое время у гетерозиготных организмов не проявляются Одним из путей относительно быстрого изменения частот генов является случайное распределение генов, называемое дрейфом генов. Резерв наследственной информации образуется еще и за счет комбинативной изменчивости, при которой одном генотипе объединяются и обезвреживаются разнонаправленные мутации. В меняющихся условиях, при действии движущего отбора отбора некоторых отклонений от установившейся нормы признаков, резерв наследственной изменчивости позволяет популяции приспосабливаться к новым условиям среды Чем больше генотипов популяции, тем шире ее норма реакции, тем вероятнее ее выживание меняющихся условиях и возможность полнее использовать новые места обитания.

При турнирной селекции все особи популяции разбиваются на подгруппы с последующим выбором каждой из них особи с наилучшей приспособленностью Различаются два способа такого выбора детерминированный выбор и случайный выбор Детерминированный выбор осуществляется с вероятностью, равной, а случайный выбор с вероятностью, меньшей Подгруппы могут иметь произвольный размер, но чаще всего популяция разделяется на подгруппы по 23 особи каждой. На рисунке ниже представлена схема, которая иллюстрирует метод турнирной селекции для подгрупп, состоящих из двух особей Такую схему легко обобщить на подгруппы большего размера. При создании устойчивых к вредным организмам форм растений все чаще приходится прибегать к методам мутационной селекции, основанной на индуцированных искусственных мутациях. Современная селекция это обширная область человеческой деятельности, которая представляет собой сплав различных отраслей науки, производства сельскохозяйственной продукции и ее комплексной переработки. В пределах Нового Света установлена порази тельно строгая локализация двух центров видо образования главнейших культурных растений. Развитие учения Н И Вавилова о центрах происхождения культурных растений.

К сожалению, многие идеи Н И Вавилова не были должной мере оценены современниками Лишь во второй половине XXвека крупные центры по сохранению генофонда культурных растений и их диких сородичей были созданы на Филиппинах, Мексике, Колумбии и других зарубежных странах. Снижение генетического разнообразия на популяционном уровне знамение нашего времени. Поэтому выделение мутаций начинают M 2 втором мутантном поколении, когда проявляется хотя бы часть рецессивных мутаций, а вероятность сохранения ненаследственных изменений снижается Обычно отбор продолжается течение 2 3 поколений, хотя некоторых случаях для выбраковки ненаследуемых изменений требуется до 5 7 поколений такие ненаследственные изменения, сохраняющиеся на протяжении нескольких поколений, называют длительными модификациями. Однако применение индуцированных мутаций селекции все же ограничено, поскольку мутации приводят к разрушению исторически сложившихся генетических комплексов У животных мутации практически всегда приводят к снижению жизнеспособности и или бесплодию К немногим исключениям относится тутовый шелкопряд, с которым велась интенсивная селекционная работа с использованием авто и аллополиплоидов Б Л Астауров, В А Струнников. Мутации качественные изменения, они, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины. Основы мутационной теории заложил Г де Фриз Справедливость многих положений этой теории была подтверждена ходе развития генетики Основные положения мутационной теории формулируются следующим образом мутацииэто дискретные изменения наследственного материала Мутации это редкие события мутации могут устойчиво передаваться из поколения поколение мутации возникают не направлено спонтанно и, отличие от модификации не образуют непрерывных рядов изменчивости мутации могут быть вредными, полезными и нейтральными. Метод рулетки roulettewheel selection отбирает особей с помощью n запусков рулетки Колесо рулетки содержит по одному сектору для каждого члена популяции Размер iого сектора пропорционален соответствующей величине P sel i вычисляемой по формуле. Турнирный отбор tournament selection реализует n турниров, чтобы выбрать n особей Каждый турнир построен на выборке k элементов из популяции, и выбора лучшей особи среди них Наиболее распространен турнирный отбор. Оператор скрещивание crossover осуществляет обмен частями хромосом между двумя может быть и больше хромосомами популяции Может быть одноточечным или многоточечным Одноточечный кроссовер работает следующим образом Сначала, случайным образом выбирается одна из l1 точек разрыва Точка разрыва участок между соседними битами строке Обе родительские структуры разрываются на два сегмента по этой точке Затем, соответствующие сегменты различных родителей склеиваются и получаются два генотипа потомков. В изучении диких форм особое значение приобретает работа Н И Вавилова по исследованию центров проис хождения культурных растений Осуществив ряд экспе диций, Н И Вавилов собрал ценнейший материал по рас селению культурных растений на земном шаре Он обна ружил, например, что дикая рожь Гератском районе, у себя на родине, является сорняком, засоряющим посевы пшеницы, а Северной Европе, где плохо растет пшени ца, она становится главным хлебным злаком Вавилов также установил, что кукуруза родом из Мексики и Цент ральной Америки, Южной Америке родина картофеля В Афганистане он нашел множество сортов мягкой пше ницы, а Эфиопии твердой Вавилов считал, что Эфио пия является центром доминантных генов, а к северу идет выщепление и изоляция рецессивных Он обнаружил и описал 8 центров происхождения культурных растений.

В естественных условиях мутации возникают довольно редко и потому спонтанный мутагенез не дает хорошей базы для селекции Это вызвало небходимость разработ ки метода индуцированного мутагенеза, который по следнее время получил широкое распространение, так как позволяет создавать исходный материал для селек ции В качестве мутагенов селекции животных и ра стений используются ионизирующие излучения и химиче ские вещества Так, советские ученые М Н Делоне и А А Сапегин 2030х годах нашего века сделали по пытку применить индуцированный ионизирующей радиа цией мутагенез селекции зерновых культур и получили первые радиомутанты пшеницы Отрицательным моментом такого мутагенеза является тот факт, что радиация наряду с общим высоким уровнем мутаций дает значительный процент грубых хромосом ных поломок, приводящих растения к гибели. В 19331935 гг П Ф Рокицкий исследовал влияние рентгеновских лучей на изолированную сперму кроликов и овец У овец он получил высокий процент доминантных деталей, а у кроликов сперма либо гибла, либо теряла оплодотворяющую способность Эти данные позволили высказать предположение о неперспективности использо вания индуцированных рентгеномутации у животных Тем не менее, индуцированный мутагенез нашел применение селекции насекомых В А Струнникову с помощью вы званной облучением транслокации удалось перенести аутосомный ген белой окраски у тутового шелкопряда на Ухромосому, и белая окраска стала наследоваться толь ко по женской линии Это имело большое практическое значение, так как позволяло отбирать темную грену сам цов и исключать из дальнейшего развития самок Изве стно, что коконы самцов дают на 2030 шелка больше, чем самки. Действие рентгеновских лучей на микроорганизмы было показано еще 1925 Г А Надсоном и Г С Фи липповым В настоящее время они широко используются селекции микроорганизмов для получения мутантов, продуцирующих антибиотики. Из всего многообразия признаков и свойств того или иного вида, имеющихся природе и полученных искус ственным путем, селекционер должен направленно ото брать только хозяйственноценные Получение комбина ций этих признаков и закрепление их потомстве, так называемая гибридизация, составляет следующий этап селекционного процесса, который базируется на целой си стеме скрещиваний. Генетически стойкие изменения генах и хромосомах называют мутациями, а измененные гены мутировавшими Мутационная изменчивость процесс, закономерно протекающий природе Мутации, возникающие без вмешательства человека, называют естественными До начала сознательного применения метода гибридизации они служили основным источником улучшения различных сельскохозяйственных культур Например, многие сорта картофеля произошли вследствие естественных соматических мутаций Ученым удалось найти пути повышения частоты мутационных изменений сотни раз, что увеличило возможности обнаружения и отбора мутантов с хозяйственноценными свойствами. Проникающая способность ультрафиолетовых лучей меньше, чем рассмотренных ранее излучений Поэтому их целесообразно использовать только для облучения пыльцевых зерен Ультрафиолетовые лучи вызывают довольно высокую частоту мутаций, особенно пределах длины волны, которая поглощается дезоксирибонуклеиновыми кислотами 265. В последние годы наряду с ионизирующими излучениями все большее значение селекции стало приобретать получение мутантов с помощью химических веществ химические мутагены Широко используют этиленимин, этилметансульфонат, диэтилсульфат, 1, 4бисдиазоацетилбутан, нитрозоалкилмочевины и многие другие вещества Химическими мутагенами можно обрабатывать сухие и проросшие семена, черенки, клубни, луковицы, вводить эти вещества стебель растений перед вступлением их генеративную фазу и Продолжительность обработки семян варьирует от 3 до 18 часов.

В селекционной работе использование высоких концентраций мутагенов нецелесообразно, но концентрации не должны быть и слишком низкими, иначе воздействие будет малоэффективным Химические мутагены во многих случаях значительно эффективнее физических Если под влиянием ионизирующих излучений у сельскохозяйственных растений возникает до 1015 жизнеспособных изменений, то химические мутагены позволяют получить до 3060. Модификационная изменчивость определяется нормой реакции Крайние пределы модификационной изменчивости, её крайние проявления называются нормой реакции Надо отметить, что пределы модификационной изменчивости могут быть достаточно широки, и иногда довольно трудно отличить их от наследственных изменений, особенно, если эти последние носят количественный характер масса семян, размеры листьев, длина шерсти. Чтобы определить пределы модификационной изменчивости используют методы количественного математического анализа Для этого проводят измерения количественного признака и определяют так называемые варианты Затем строят вариационную кривую на основе всех вариант Крайние варианты отбрасывают и ограничивают пределы вариационной изменчивости или норму реакции. Мутация, по его определению, это явление скачкообразного, прерывистого изменения наследственного признака. Выявление мутаций зависит от количества особей, проанализированных для обнаружения мутаций. По фенотипу Это классификация мутаций по внешним проявлениям По это классификации мутации бывают морфологические, физиологические, биохимические Такой классификацией наше время пользуются редко. Цитологическая основа комбинаций распределение по гаметам одних отцовских и материнских хромосом независимо от других процессе мейоза и их случайное сочетание при оплодотворении, а также кроссинговер хромосом при мейозе и обмен генами между гомологическими хромосомами Потенциально, число комбинаций необозримо велико Например, если генотип какоголибо организма содержит всего 1000 генов, и каждый ген способен только к 10 различным мутациям, то число возможных вариантов составит астрономическую цифру 10 1000 степени, что значительно больше количества атомов нашей Галактике.

Повидимому, свой вклад комбинационную изменчивость вносят и подвижные генетические элементы, молекулярная природа которых активно изучается последнее время. Специфическими методами селекции являются гибридизация или скрещивание и отбор или селекция которые используются также и генетике Таким образом, селекция это прикладная генетика. Исходным материалом для селекции могут быть виды живых существ, только вводимые культуру, а также культурные живые существа, нуждающиеся улучшении Поиск исходного материала направляется учением, созданным Н И Вавиловым о центрах происхождения культурных растений, а также учением академика Д К Беляева о центрах одомашнивания животных. Существуют две системы гибридизации инбридинг и аутбридинг Инбридинг это система близкородственных скрещиваний типа брат сестра, отец дочь, мать сын, двоюродные братья и сёстры Эта система скрещиваний широко используется селекции с древнейших времён Яркий пример инбридинга это самооплодотворение, результате которого происходит слияние гамет, образованных одним и тем же организмом В результате инбридинга каждом новом поколении половина генов, бывшая гетерозиготном состоянии, переходит гомозиготное При этом часто появляются особи гомозиготные по вредным генам с пониженной жизнеспособностью Это явление получило название инбредная депрессия Инбредная депрессия особенно ярко проявляется первых поколениях инбридинга Затем она постепенно затухает, по мере того, как популяция освобождается от рецессивных генов Скрещивание двух или нескольких стабильных инбредных линий широко применяется селекции для получения эффекта гетерозиса. Методы селекции растений те же самые, что описаны выше Здесь широко используется инбридинг с последующим получением гетерозиса Используются самые разнообразные методы отбора. Методы селекции животных характеризуются индивидуальным характером при подборе пар и отборе потомства Используется метод искусственного осеменения. Отличительной чертой животных является невозможность вегетативного размножения у них, поэтому для поддержания эффекта гетерозиса необходимо постоянное межлинейное скрещивание При индивидуальном отборе особи оцениваются не только по фенотипу, но и по генотипу. В основе эволюции лежат наследственная изменчивость и несоответствие между ростом численности живых существ и ресурсами окружающей среды Чем больше это несоответствие, тем острее конкуренция между живыми существами, что приводит к обострению борьбы за существование В результате борьбы за существование выживают наиболее приспособленные особи, что и приводит к естественному отбору Естественный отбор это главный видообразующий фактор, приводящий к постепенному образованию новых видов. Давайте не будем делать поспешных выводов, постараемся разобраться этом вопросе объективно.

Дарвин немало места своей теории посвятил изменчивости По Дарвину изменчивость бывает двух типов определенная и неопределенная Определенная изменчивость не носит наследственного характера и поэтому на эволюционный процесс влияния не оказывает А вот неопределенная изменчивость, напротив, приводит к наследственным изменениям и является исходным материалом для отбора Эти выводы Дарвин сделал, изучая, прежде всего, домашних животных Надо сказать, что это было гениальное предвидение, так как Дарвин не имел никаких представлений об истинных механизмах наследственности и изменчивости В современных терминах мы называем определенную изменчивость модификационной или ненаследственной, а неопределенную изменчивость генетической или наследственной. Значительная часть книги Дарвина посвящена борьбе за существования Он выделил три формы борьбы за существования внутривидовая, межвидовая и борьба с неблагоприятными условиями неорганической природы. Внутривидовая борьба протекает наиболее остро, так как все особи вида нуждаются одних и тех же ресурсах Каждый вид обладает комплексом приспособлений, уменьшающих возможность столкновения между особями Но, целом, внутривидовая борьба, приводя к гибели отдельных особей вида, обусловливает процветание вида и способствует его совершенствованию. Ковалевский исследовал эволюцию лошадей Ему удалось показать, что современные однопалые животные происходят от мелких всеядных пятипалых предков, которые населяли землю приблизительно 60 миллионов лет назад Это были лесные животные По мере того, как климат на Земле менялся, сокращались площади лесов и увеличивались площади степей, предки современных лошадей стали осваивать новую среду обитания Необходимость защиты от хищников и передвижений на большие расстояния поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей уменьшению числа фаланг вплоть до одной Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов Возникли свойственные травоядным животным изменения пищеварительного тракта и многое другое. Ковалевскому удалось обнаружить последовательные ряды ископаемых форм лошадиных, эволюция которых происходила указанных направлениях. Последовательность ископаемых форм, образующих последовательный ряд, демонстрирующий исторические изменения видов, называются филогенетическим рядом. Находка кистеперой рыбы латимерии редкое исключение из правила, когда природа сохранила переходную форму не только палеонтологической летописи, но и так сказать живьём Конечно, латимерия не может превратиться тритона, так как представляет собой тупиковую ветвь эволюционного развития, но её существование подтверждает гипотезы ученых. Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н И Вавилов особо выделял значение. Изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры. Особенностей селекционного процесса для само или перекрестноопылителей.

Каждая порода животных сорт растений штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород. В 1924 году советский ученый Г Д Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид Он скрестил редьку 2n 18 редечных хромосом и капусту 2n 18 капустных хромосом У гибрида диплоидном наборе было 18 хромосом 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным. С помощью колхицина Г Д Карпеченко удалось удвоить 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 пшеничноржаные гибриды тритикале, рис 341 пшеничнопырейные гибриды и др Виды, у которых произошло объединение разных геномов одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами. Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор Различают те же методы скрещивания близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное аутбридинг Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии Отбор у животных проводится по экстерьеру определенным параметрам внешнего строения, к именно он является критерием породы.

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 Самцамипроизводителями были хряки белой английской породы Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости от украинских свиней. Новейшими методами селекции микроорганизмов растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия. Гибридизация клеток Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам картофеля и томата, яблони и вишни Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация различных клеток Например, лимфоциты, образующие антитела, гибридизируются с раковыми клетками В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и бессмертны, как раковые клетки Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения культуре. С помощью мутагенов получают и мутации мужской стерильности, используемые далее селекционных программах, при получении гетерозизных гибридов сахарной свеклы, риса и других культур Работы по применению химического мутагенеза селекции растений и животных широко развёрнуты. Индуцированные лучами перестройки хромосом успешно использовал В А Струнников селекции шелкопряда Известно, что самцы шелкопряда образуют коконы на 2530 более продуктивные, чем коконы самок Поэтому выгоднее выкармливать только самцов Как известно, у шелкопряда гетерогаметный пол женский ZW, а гомогаметный мужской ZZ В 10й хромосоме у шелкопряды локализован ген W, доминантная аллель которого обуславливает темную окраску яиц, а рецессивная белую. Особенно успешно применяют индуцированный мутагенез селекции микроорганизмов В нашей стране целый ряд продуцентов антибиотиков получен под руководством С И Алиханяна путём обработки актиномицетов мутагенами физической и химической природы, а также при помощи комбинированных воздействий. Разработаны методы увеличения потомства ценных животных производителей посредством гормональной стимуляции суперовуляции, одновременного созревания нескольких яйцеклеток, которые извлекают после оплодотворения и пересаживают приёмным матерям менее ценных пород или менее продуктивным женским особям той же породы. Мутагенез процесс возникновения мутаций Условно мутагенез делят на спонтанный естественный и индуцированный искусственный Мутации, возникающие эксперименте под влиянием специальных воздействий ионизирующей радиации, химических веществ, температуры и др, называют индуцированными мутациями А тех случаях, когда мутации возникают под влиянием обычных природных факторов внешней среды или результате физиологических и биохимических изменений самом организме, их относят к спонтанным мутациям, хотя принципиальных различий между спонтанными и индуцированными мутациями. Огромное число спонтанных мутаций обнаружено у плодовых культур их или непосредственно используют как новые сорта, или включают программы по гибридизации Поскольку многие виды плодовых культур размножаются вегетативно, селекционной практике можно успешно использовать и соматические мутации, которые затем клонировать для получения нужного сорта Особенно много естественных мутаций цветоводстве, например, широко известен мутант тюльпана Murilto, от которого получено более 60 новых мутантов, давших начало новым сортам. На это слайде вы видите Коэффициент наследуемости Известно, что изменчивость может быть обусловлена за счет действия факторов среды паратипическая изменчивость С другой стороны, существует генотипическая изменчивость, обусловленная изменениями собственно генотипа Для выделения доли генотипической изменчивости рассчитывают коэффициент наследуемости, который представляет собой конкретную характеристику признака данной группе особей Этот показатель варьирует не только для разных признаков, но и для разных популяций, зависимости от уровня их гетерозиготности Чем выше гетерозиготность, тем больше коэффициент наследуемости и тем эффективнее будет селекция по данному признаку.

На это слайде вы видите Индивидуальный отбор Селекцию признаков, наследуемых полигенно, проводят, используя индивидуальный тип отбора Он основан на всесторонней оценке генотипа растения или животного Обычно получают потомство селекционируемого организма и оценивают его показатели При этом популяцию разделяют на семьи или используют потомство от самоопыления отдельных растений тех случаях, где это возможно. На это слайде вы видите Типы скрещиваний Отбор селекции сочетается с разными типами скрещиваний Существует два основных типа скрещиваний инбридинг близкородственное скрещивание и аутбридинг неродственное скрещивание Разновидностью аутбридинга является кроссбридинг межлинейное или межпородное скрещивание Например, скрещивая ослов с лошадьми, получают мулов и лошаков бизонов с коровами коровобизонов пшеницу с рожью тритикале Межвидовые скрещивания далеко не всегда приводят к появлению потомства При этом сами потомки либо стерильны, как мулы, либо их плодовистость резко понижена, как у коровобизонов Однако кроссбридинг пределах одного вида дает вполне нормальных гибридов метисов. На это слайде вы видите Использование полиплоидии В селекции используется также эффекты аллополиплоидии Это выражается методе отдаленной гибридизации межвидовой и межродовой Ограничением этого метода служит стерильность аллополиплоидов, однако он вполне применим для форм, которые можно размножать вегетативно Отдаленная гибридизация широко применяется при получении новых форм плодовых растений, злаков. На это слайде вы видите Использование мутаций В селекции используется также и мутационный процесс, как спонтанный, так и индуцированный Спонтанные мутанты используются основном селекции растений плодовые формы, кукуруза с повышенным содержание лизина, люпин, не содержащий алкалоидов, сорта пшеницы, устойчивые к желтой ржавчине и др Иногда мутация затрагивает целиком только один побег, и тогда ее называют почковой, или спортом В результате подобной мутации появился, например, бессемянный калифорнийский апельсин Навель Ему, как и многим другим растениям, семена для размножения не обязательны достаточно вегетативных способов, частности черенкования или прививок. Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений Это использовал 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 плодовоягодных культур. Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций Сейчас мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами. В силу предыдущих трех пунктов наилучшим алгоритмом скрещивания считаю я считаю Поэлементное скрещивание.

В начале двадцатого века американский биолог Т Х Морган 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 Признак обычно определяется парой хромосом При образовании половых клеток парные хромосомы расходятся Полный их набор восстанавливается оплодотворенной клетке Таким образом новый организм получает хромосомы от обоих родителей, а с ними наследует те или иные признаки. По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру совокупности фенотипических признаков. Смешивалась пыльца материнского растения с пыльцой отцовского, своя пыльца раздражала рыльце, и оно воспринимало чужую пыльцу. Скрещивание неродственных особей называется аутбридингом Его осуществляют между особями разных пород одного вида животных и даже пределах различных родов и видов, при отдаленной гибридизации Этим путем получены бесплодный гибрид осла и лошади мул, гибрид одногорбого и двугорбого верблюда, гибрид яка и крупного рогатого скота самцы у них бесплодные, а самки плодовиты Эти гибриды характеризуются гетерозисом, повышенной жизненностью, обладают долголетием и большей выносливостью по сравнению с родителями. Существуют различные типы генных мутаций, связанных с добавлением, выпадением или переста новкой оснований гене Это дупликации, вставки, делении, инверсии или замены оснований Во всех случаях они приводят к изменению нуклеотидной последовательности, а часто и к образованию из мененного полипептида Например, делеция вызы вает сдвиг рамки. Важнейшим методом селекции микроорганизмов является отбор мутантов, организмов с измененными наследственными признаками, которые появляются результате мутаций. Ревертанты, которые возникают результате внегенных супрессорных мутаций, иногда называют псевдоревертантами Псевдоревертанты обычно заметно отличаются от исходного родительского типа Нередко у них изменено множество признаков и снижена жизнеспособность, супрессорные мутации могут иметь плейотропный эффект. Как известно, мутации являются первоисточником всех биологических изменений и наряду с процессом переноса генов обусловливают генетическую изменчивость, поставляющую материал для эволюции и искусственного отбора По своему происхождению мутации бывают спонтанными и индуцированными. Успех генетикоселекционной работы нередко зависит от создания методов для селективного выделения спонтанных мутантов Такие методы разрабатываются на основе всестороннего анализа возможных последствий интересующей мутации на клеточный метаболизм и тщательного изучения фенотипа соответствующего мутанта. Когда невозможно провести прямой отбор мутантов, исследуют колонии на индикаторных чашках, применяют тесткультуры микроорганизмов или перепечатывают колонии на различные среды, используют метод отпечатков, или реплик Иногда приходится выращивать каждую колонию и определять культуральной жидкости интересующую активность.

В популяции спорообразующих форм долю ауксотрофных мутантов можно повысить прогреванием культур, прорастающих минимальной среде Поскольку чувствительность спор и вегетативных клеток к температуре различна, прорастающие прототрофы при нагревании погибнут, а ауксотрофы, сохраняющиеся виде спор, выживут и прорастут при переносе их обогащенную среду. У мицелиальных грибов для выделения ауксотрофных мутантов используют метод обогащения при фильтрации Он основан на том, что при культивировании на минимальных средах прототрофные клетки делятся и образуют крупные задерживаемые фильтром частицы, а неделящиеся клетки промываются фильтрат Следует добавить, что методы обогащения с помощью пенициллина и фильтрации можно использовать для выделения мутантов, чувствительных к антибиотикам, повышенной температуре и если действие этих факторов обратимо останавливает рост клеток, но не убивает. К сожалению, методы, повышающие содержание культуре мутантов, особенно ценных для селекции промышленных штаммовпродуцентов, часто отсутствуют В этих случаях непрямой отбор спонтанных мутантов становится чрезвычайно трудоемким, так как приходится просматривать десятки и сотни тысяч колоний. Таким образом, цель генетического поиска найти экземпляр хромосомы, имеющий значение функции полезности, максимально близкое к ее экстремальному значению Направленный поиск малой окрестности экстремума осуществляется генетическом алгоритме с помощью генетических операторов выбора родителей, кроссовера, мутации, селекции, переупорядочения, поясняемых далее. Имеется немало доказательств мутагенных эффектов, вызываемых относительно большими дозами облучения На рис 14 16 представлен график зависимости Доли процентах летальных мутаций от дозы облучения для плодовой мушки Эта зависимость имеет линейный характер вплоть до достаточно малых. При этом один вид вытесняется другим, так что одну нишу может заселять лишь один вид Мутации процессе выбора существ, роли не играют.

Идея фильтрации используется достаточно широко Например, такой необходимый генетическом алгоритме оператор, как селекция, фактически реализует фильтрацию отбрасьшание неудачных хромосом, генерируемьгх операторах кроссовера или мутации Одним из примеров фильтрации может служить упомянутый выше макрооператор Reстарт, который предназначен для преодоления ранней стагнации и заключается переходе от текущего поколения к новому начальному поколению путем полной или частичной замены значений генов во всех хромосомах. Изменение размера воспринимается измерительными штоками индуктивных преобразователей Их количество определяется количеством измеряемых параметров и алгоритмом задачи измерения Для обеспечения взаимозаменяемости преобра зователи снабжены согласуюш, ими устройствами Измерительные преобразователи преобразуют изменение размера электрический сигнал который через блок ком мутации 2 поступает на электронный блок 7 Блок 7 может состоять из суммирующего устройства 3, усилителя 4, устройства автоматической регулировки усиления 5, фазочувствительного детектора 6, командного устройства 9, устройств коммутации. Действие радионуклидов на популяцию хлореллы оценивали по изменению числа летальных и мутантных клеток Процент жизнеспособных клеток определяли методом микроколоний, а появление мутаций методом макроколоний 3 Действие радионуклидов на популяции хлореллы изучали с момента, когда достигаются равновесные уровни накопления радионуклидов. Слово селекция произошло от лат selectio, 4ro переводе обозначает выбор, отбор Селекция это наука, которая разрабатывает новые пути и методы получения сортов растений и их гибридов, пород животных Это также и отрасль сельского хозяйства, занимающаяся выведением новых сортов и пород с нужными для человека свойствами высокой продуктивностью, определенными качествами продукции, невосприимчивых к болезням, хорошо приспособленных к тем или иным условиям роста. В 20х годах стало развиваться мутационная генетика учение о возникновении мутаций, таких изменений признаков организмов, которые передаются по наследству Мутации возникают половых клетках Советский ученый Н И Вавилов установил, что у родственных растений возникают сходные мутационные изменения, например у пшеницы окраске колоса, остистости Эта закономерность объясняется сходным составом генов хромосомах родственных видов Открытие Н И Вавилова получило название закона гомологических рядов На основании его можно предвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений Изменчивость организмов одно из важнейших проявлений жизни В природе не существует двух совершенно сходных особей Различия обусловлены наследственными и внешними факторами Поэтому изменчивость организмов выражается двух формах наследственной и модификационной Внешний вид окружающих нас организмов это результат. Последние вырабатывают вещества, обусловливающие иммунитет невосприимчивость к инфекционным В биотехнологии широко применяют метод генной 00 1F генети ческой инженерии Успехи молекулярной биологии. Значение биотехнологии огромно, поскольку с ее помощью решаются серьезные проблемы На базе микробиологии родилась и быстро развивается целая отрасль.

Искусственный отбор это процесс, результате которого оставляются для размножения лучше приспособленные особи. Чистая линия отличается снижением жизнеспособности и падением урожайности. Отдалённая гибридизация позволяет соединить одном организме ценные признаки разных видов и даже родов. Выведение новых высокоурожайных сортов растений позволяет резко интенсифицировать сельскохозяйственное производство. Явление гетерозиса можно закрепить путём попеременного скрещивания гибрида с одной или другой исходной формой. Выведение новых высокопродуктивных пород домашних животных позволяет резко повысить количество и качество продукции для питания. Биотехнология это использование человеком живых организмов и биологических процессов для промышленного производства различных продуктов. Использование микроорганизмов таких процессах, как виноделие, хлебопечение, сыроварение и др, известно с древности, однако современная биотехнология возникла середине 70х XX века. Трансгенные растения и животные организмы, геном которых изменён путём генноинженерных операций. Слаборослый мутант сорта сливы Венгерка ажанская Спурдант выведен во Франции Селекционные программы по созданию слаборослых сортов яблони, груши, черешни, абрикоса, грецкого ореха и других плодовых культур развернуты во многих странах.

Удается выделить и индуцированные мутанты, устойчивые к некоторым болезням А Ф Колесникова получила мутанты виш ни Орловская ранняя 192 и черешни Орловская розовая 561 с плотными листьями, устойчивые к коккомикозу, С Н Артюх мутант сорта Ренет Симиренко, устойчивый к парше, получив ший название Ренет кубанский Канадские мутанты сорта Кортланд Нова Ред Кортланд и сорта Мекинтош оказались устойчи выми к мучнистой росе Есть данные о возможности индуцирова ния самоплодных мутантов Так, Кемпбелл получил 12 самоплод ных мутантов у сорта яблони Кокс оранж пепин и семь аналогичных мутантов у сорта Куинкокс. Взаимодействие генов, генетика человека, селекция растений и животных. Отношение между генами и признаками достаточно сложное В организме не всегда один ген определяет только один признак и, наоборот, один признак определяется только одним геном Чаще один ген может способствовать проявлению сразу нескольких признаков, и наоборот. Иногда гены, определяющие морфологические признаки, влияют на физиологические функции, снижая жизнестойкость и плодовитость, или оказываются летальными Так, ген, вызывающий голубую окраску у норки, снижает ее плодовитость Доминантный ген серой окраски у каракулевых овец гомозиготном состоянии детален, поскольку у таких ягнят недоразвит желудок и они погибают при переходе на питание травой. Вариационная кривая графическое выражение характера изменчивости признака Средние члены вариационного ряда встречаются чаще, что соответствует среднему значению признака. Геномные мутации изменения числа хромосом клетке, появление лишней или потеря хромосомы как результат нарушения мейозе Кратное увеличение числа хромосом называется полиплоидией Зп, 4 и Этот вид мутации часто встречается у растений Многие культурные растения полиплоидны по отношению к диким предкам Увеличение хромосом на однудве у животных приводит к аномалиям развития или гибели организма Пример синдром Дауна у человека трисомия по 21й паре, всего клетке 47 хромосом Мутации могут быть получены искусственно с помощью радиации, рентгеновских лучей, ультрафиолета, химическими агентами, тепловым воздействием. Закон гомологических рядов Н И Вавилова Русский ученыйбиолог Н И Вавилов установил характер возникновения мутаций у близкородственных видов Роды и виды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Задачи и методы селекции Селекция это наука о создании новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека.

Сорт, порода, штамм искусственно созданные человеком популяции организмов с определенными наследственными признаками морфологическими, физиологическими и высокой продуктивностью Проявление фенотипа зависит от условий среды, поэтому селекционной работе важен не только генотип организма, но и условия его содержания климатические факторы, уход. Микроорганизмы используются медицине и пищевой промышленности С их помощью получают антибиотики, витаминные препараты, кормовые белки Колонии микроорганизмов выращивают из одной особи, которая быстро размножается бесполым путем, образуя штамм. Биотехнология использование живых организмов и их биологических процессов производстве необходимых для человека веществ В биотехнологии применяют бактерии, грибы, клетки растительных тканей Их выращивают на питательных, ферментных средах специальных биореакторах. Основы мутационной теории заложил Г де Фриз Справедливость многих положений этой теории была подтверждена ходе развития генетики Основные положения мутационной теории формулируются следующим образом мутацииэто дискретные изменения наследственного материала Мутации это редкие события мутации могут устойчиво передаваться из поколения поколение мутации возникают не направлено спонтанно и, отличие от модификации не образуют непрерывных рядов изменчивости мутации могут быть вредными, полезными и нейтральными Правила селекционной работы с породистыми кошками генетик Geic Counselling Services, март 2005 Среди заводчиков кошек, особенно разводящих животных для выставок, довольно много честолюбивых людей У каждого имеются собственные более или менее грандиозные планы, каждый хранит свои секреты, позволяющие добиться результата С их помощью заводчики надеются превзойти своих коллег, получив изысканный образец породистой кошки, которая будет производить фурор на выставках Случается и, увы, нередко, что для получения результата используются нечестные приемы, например, для племенной работы часто используются животные с генетическими отклонениями Если это происходит на регулярной основе, селекционеры, применяя одно и то же решение, и, следовательно, повторяя те же ошибки, часто усугубляют этом процессе ошибки друг друга В разведении животных исключительно для побед на выставках, можно отметить многочисленные примеры такого безответственного поведения бридеров К сожалению, это относится и к разведению кошек Многие заводчики стремятся иметь своих питомниках племенных животных, равные его качеству действующим чемпионам, для чего обращаются к их хозяевам для вязок При этом они не принимают во внимание, что этот великолепный чемпион, как и любая другая кошка, своих генах может иметь и дефектные Результат таких вязок не будет сюрпризом для знающего человека Когда потомки таких чемпионов соединятся несколько поколений спустя, вполне вероятно, что скрытые генетические дефекты станут видимыми неожиданно рождаются котята с наследственными дефектами В большинстве случаев, проявившиеся дефекты уже наблюдались данной линии разведения, поэтому их вспышки вполне можно было избежать Понятно, что все заводчики стремятся зафиксировать хорошие гены рамках своей линии разведения, чтобы потом распространять их данной породе кошек Более того, во многих случаях этого удается достигнуть Однако, следует понимать, что при этом фиксируются и наследственные дефекты, также распространяясь затем породе При использовании такой техники селекции, бок о бок с хорошими генами идут и плохие, нежелательные гены Бридеры отчаянно нуждаются других способах разведения породистых кошек Методики селекции кошек генетик Geic Counselling Services, март.

 

© Copyright 2017-2018 - academy-schools-7.ru