"Ievads vispārējā bioloģijā un ekoloģijā. 9. klase." A.A. Kamenskis (GDZ)

Augu, dzīvnieku un mikroorganismu selekcijas pamatmetodes (hibridizācija, selekcija, poliploīdija, mākslīgā mutaģenēze)

1. jautājums. Uzskaitiet atlases darba metodes.
Galvenās atlases metodes ietver atlasi, hibridizāciju, poliploidiju un mākslīgo mutaģenēzi.
Augu selekcija balstās uz mākslīgo selekciju, kad cilvēks atlasa augus ar viņam interesējošām iezīmēm. Līdz XVI-XV gs. selekcija notika neapzināti, tas ir, cilvēks, piemēram, sējai atlasīja labākās, lielākās kviešu sēklas, nedomājot, ka maina augus sev vajadzīgajā virzienā. Tikai pēdējos gadsimtos cilvēks, vēl nepārzinot ģenētikas likumus, ir sācis apzināti un mērķtiecīgi izmantot selekciju, krustojot tos augus, kas viņu apmierināja vislielākajā mērā. Selekciju izmanto arī dzīvnieku audzēšanā.
Lai iegūtu jaunas dzīvnieku un augu šķirnes un šķirnes, tiek izmantota hibridizācija, krustojot augus ar vēlamām īpašībām un pēc tam atlasot no pēcnācējiem tos īpatņus, kuriem ir labvēlīgās īpašības visspēcīgāk izteikts. Piemēram, vienai kviešu šķirnei ir spēcīgs stublājs un tā ir izturīga pret izgulēšanos, savukārt cita šķirne ar plāniem salmiem nav inficēta ar stublāju rūsu. Šo divu šķirņu augus krustojot, pēcnācējos parādās dažādas pazīmju kombinācijas. Bet tiek atlasīti tie augi, kuriem abiem ir stiprs salmiņš un kas necieš no stublāja rūsas. Tā top jauna šķirne. Hibridizācija ir īpatņu dabiska vai mākslīga krustošanās, kas atšķiras pēc to īpašībām un pieder dažādām šķirnēm, šķirnēm, celmiem un sugām. Hibridizācijas rezultātā tiek iegūti hibrīdi. Hibrīdi veidojas, apvienojot genotipiski dažādu organismu iedzimtības materiālu, un tiem ir raksturīgas jaunas īpašības vai jaunas to kombinācijas. Sakarā ar grūtībām iegūt masveida pēcnācējus no vecāku pāra ar personai vēlamo pazīmi, dzīvnieku audzēšanā tiek izmantota cieši saistīta krustošana jeb inbrīdings, kurā viens ar otru tiek krustoti viena un tā paša metiena īpatņi vai vecāku indivīdi - ar savām atvasēm. Tomēr ar inbredingu pastāv liela varbūtība, ka jebkuras nelabvēlīgas recesīvās alēles tiks pārnestas uz homozigotu stāvokli. Kā zināms, mutācijas, it īpaši nelabvēlīgās, parasti ir recesīvas un reti parādās fenotipā, bet ar radniecīgu gēni šādi mutantu gēni kļūs homozigoti un parādīsies nelabvēlīgā pazīme. Lai novērstu radniecības radītās nelabvēlīgās sekas, viņi izmanto izplatība(angļu val. ārā — ārā; audzēšana — vaislas) — vienas sugas nesaistītu formu šķērsošana. Šajā gadījumā nākamajās 4-6 paaudzēs nevajadzētu būt kopējiem senčiem.
Visos hibridizācijas gadījumos tiek veikta rūpīga individuālā ražotāju atlase nākamajiem selekcijas posmiem. Lai ņemtu vērā pazīmju pārmantojamības raksturu, audzēšanas saimniecības uztur īpašas ciltsgrāmatas. Jaunu šķirņu dzīvnieku iegūšanas process notiek lēni; Tiek uzskatīts, ka jaunas šķirnes, piemēram, govju, iegūšana prasa vismaz 30-40 gadus. Audzējot mājdzīvniekus, ir svarīgi iepriekš noteikt vīriešu kārtas audzētāju iedzimtās īpašības, pamatojoties uz pazīmēm, kas tiem nav fenotipiski. Šādas pazīmes var būt pienīgums un tauku saturs buļļiem vai olu ražošana gaiļiem. Šim nolūkam tiek izmantota metode vaislas dzīvnieka dotās kvalitātes noteikšanai pēc pēcnācējiem: vispirms tiek iegūti daži pēcnācēji un to produktivitāte tiek salīdzināta ar mātes un ar attiecīgās šķirnes dzīvnieka vidējo produktivitāti. Ja mātīšu produktivitāte pēcnācējiem izrādās paaugstināta salīdzinājumā ar šiem rādītājiem šķirnē, tad tiek izdarīts secinājums par ražotāja lielo vērtību. Šo metodi izmanto ciltsdarbā. Vairošanās ietver arī dažādu sugu vai pat ģinšu organismu krustošanu. Šajos gadījumos notiek attālā hibridizācija - diezgan sarežģīts process, jo organismiem, kas pieder dažādām sugām un vēl jo vairāk dažādām ģintīm, ir atšķirīgs ģenētiskais materiāls (hromosomu skaits un struktūra). Ļoti bieži šāda krustošanās noved pie neauglīgu (sterilu) hibrīdu veidošanās, kas nerada pēcnācējus. Tomēr, pateicoties selekcijas zinātnieku rūpīgajam darbam, ir iegūti starpģenēriskie hibrīdi, kas spēj vairoties. Pirmo reizi G.D. tas izdevās. Karpečenko, iegūstot kāpostu-aveņu hibrīdu. Attālās hibridizācijas rezultātā tika iegūts jauns kultivētais augs - tritikāle- kviešu un rudzu hibrīds (lat. Triticum wheat un Secale - rudzi). Augļkopībā plaši izmanto attālo hibridizāciju. Starp dzīvniekiem ir tālu hibrīdi.
Poliploīdija- iegūt poliploīdus, t.i., organismus, kuros hromosomu skaits ir palielināts divas, trīs vai vairāk reizes. Eksperimentālā poliploīdija tiek plaši izmantota augu selekcijā, jo poliploīdiem raksturīga strauja augšana, liels izmērs un augsta raža. Poliploidijas fenomena pamatā ir šādi iemesli: katram dzīvā organisma veidam ir stingri noteikts hromosomu kopums. Dzimumšūnās visas hromosomas ir atšķirīgas. Šo kopu sauc par haploīdu un apzīmē ar burtu p. Ķermeņa šūnas (somatiskās) parasti satur dubultu hromosomu kopu, ko sauc par diploīdu (2n). Ja dalīšanās laikā dubultojušās hromosomas neatdalās meitas šūnās, bet paliek vienā kodolā, tad rodas hromosomu skaita daudzkārtēja pieauguma parādība, ko sauc par poliploīdiju. Lauksaimniecības praksē plaši izmanto triploīdus cukurbietes, tetraploīdus āboliņus, rudzus un cietos kviešus, kā arī heksaploīdos maizes kviešus. Mākslīgos poliploīdus iegūst, izmantojot ķīmiskās vielas, kas iznīcina vārpstu, kā rezultātā dubultotās hromosomas nevar atdalīties, paliekot tajā pašā kodolā. Viena no šādām vielām ir kolhicīns. Kolhicīna izmantošana mākslīgo poliploīdu iegūšanai ir viens no mākslīgās mutaģenēzes piemēriem, ko izmanto augu selekcijā.
Mākslīgā mutaģenēze- atlases metode, kuras pamatā ir mutagēnu, kas izraisa dažādas mutācijas, ietekmi uz organismiem. Veicot mākslīgo mutaģenēzi un tai sekojošu mutantu atlasi, tika iegūtas jaunas augstražīgas miežu un kviešu šķirnes. Izmantojot tās pašas metodes, bija iespējams iegūt jaunus sēņu celmus, kas izdala desmitiem reižu vairāk antibiotiku nekā sākotnējās formas. Šobrīd pasaulē tiek kultivētas vairāk nekā 250 lauksaimniecības augu šķirnes, kas izveidotas, izmantojot fizikālo un ķīmisko mutaģenēzi. Tās ir kukurūzas, miežu, sojas pupu, rīsu, tomātu, saulespuķu, kokvilnas un dekoratīvo augu šķirnes.
Tehnoloģiju cilvēkiem nepieciešamo vielu iegūšanai no dzīvām šūnām vai ar to palīdzību sauc par biotehnoloģiju. Visbiežāk biotehnoloģijās izmanto baktērijas, sēnītes un aļģes. Šie organismi ir salīdzinoši nepretenciozi, ļoti ātri vairojas un spēj izdalīt vielas, ko cilvēki izmanto dažādās ekonomikas jomās. Tiek izmantota biotehnoloģija Pārtikas rūpniecība, medicīna, dabas aizsardzība uc Ar baktēriju un sēnīšu palīdzību tiek iegūti vitamīni, hormoni, antibiotikas u.c. Līdz šim ir iegūtas jaunas baktēriju formas, kas spēj iznīcināt piesārņojošos naftas produktus vidi. Biotehnoloģijas pamatmetodes: šūnu inženierija un gēnu inženierija. Šūnu inženierija ir organisma šūnu kultivēšana uz mākslīgām barotnēm, kur šīs šūnas vairojas, aug un izdala cilvēkam nepieciešamās vielas. Piemēram, hormonu iegūšanai tiek mēģināts audzēt endokrīno dziedzeru šūnu kultūru. Gēnu inženierijas būtība ir tāda, ka organismā (parasti prokariotā) tiek ievietots gēns vai gēnu grupa no cita organisma. Tā rezultātā ir iespējams piespiest mikroorganisma šūnu sintezēt olbaltumvielas, kuras tas iepriekš nevarēja ražot. Gēnus, kas ir atbildīgi par slāpekļa fiksāciju slāpekli fiksējošās baktērijās, mēģina pārnest uz citiem augsnes mikroorganismiem. Tajā pašā laikā augsnē no gaisa nonāks liels slāpekļa daudzums, kas padarīs slāpekļa mēslojumu nevajadzīgu. Ir iegūti mākslīgie zarnu mikrobu mutanti, kuros ir iebūvēts insulīna gēns – aizkuņģa dziedzera hormons, kas ir vitāli svarīgs cilvēkiem ar cukura diabētu.

2. jautājums. Kā masu atlase atšķiras no individuālās atlases?
Masu selekcija ir raksturīga ar to, ka to veic tikai pēc fenotipa, t.i. ņemot vērā tikai organisma īpašību kopumu. No pēcnācējiem indivīdi tiek ņemti no nepieciešamās zīmes un atkal sakrusto tos savā starpā. Masveida selekciju parasti izmanto savstarpēju apputeksnētiem augiem un dzīvniekiem. Šīs atlases mērķis ir saglabāt noteiktu šķirni vai noteiktu šķirni noteiktā ekonomiskā līmenī.
Individuālajā selekcijā tiek atlasīts viens īpatnis un ar sekojošu pašapputes augiem vai cieši saistītiem krustojumiem dzīvniekiem tiek izaudzētas tīrās līnijas. Tīras līnijas - ģenētiski viendabīgu (homozigotu) organismu grupas - ir vērtīgs vaislas materiāls.

3. jautājums. Kas ir heteroze?
Heteroze izpaužas tajā, ka hibrīdiem salīdzinājumā ar vecāku formām ir izcilas īpašības (lielāks augums, svars, izturība pret slimībām utt.). Ja tiek veikta savstarpēja apputeksnēšana starp dažādām “tīrajām” augu līnijām, tad dažos gadījumos tiek iegūti augstražīgi hibrīdi, kuriem ir selekcionāra vēlamās īpašības. Šī starplīniju hibridizācijas metode bieži izraisa heterozes efektu: pirmās paaudzes hibrīdiem ir augsta raža un izturība pret nelabvēlīgu ietekmi. Heteroze ir raksturīga pirmās paaudzes hibrīdiem, kurus iegūst, krustojot ne tikai dažādas līnijas, bet arī dažādas šķirnes un pat sugas. Diemžēl heterotiskās jaudas ietekme ir spēcīga tikai pirmajā hibrīda paaudzē un pakāpeniski samazinās nākamajās paaudzēs.
Galvenais heterozes cēlonis ir uzkrāto recesīvo gēnu kaitīgo izpausmju likvidēšana hibrīdos. Vēl viens iemesls ir saistība ar hibrīdiem dominējošie gēni vecāku indivīdiem un to ietekmes savstarpēju pastiprināšanu.

Uzskaitiet atlases darba metodes.

Galvenās atlases metodes ietver atlasi, hibridizāciju, poliploidiju un mākslīgo mutaģenēzi.

Mākslīgā selekcija ir cilvēka veikta ekonomiski vērtīgāko dzīvnieku un augu indivīdu atlase, lai iegūtu no tiem pēcnācējus ar vēlamām īpašībām. Mākslīgā selekcija ir vissvarīgākā selekcijas metode un galvenais faktors, kas ir atbildīgs par mājdzīvnieku šķirņu un šķirņu daudzveidību. kultivētie augi.

Hibridizācija ir īpatņu dabiska vai mākslīga krustošanās, kas atšķiras pēc to īpašībām un pieder dažādām šķirnēm, šķirnēm, celmiem un sugām. Hibridizācijas rezultātā tiek iegūti hibrīdi.

Hibrīdi veidojas, apvienojot genotipiski dažādu organismu iedzimtības materiālu, un tiem ir raksturīgas jaunas īpašības vai jaunas to kombinācijas.

Vairošanās ietver arī dažādu sugu vai pat ģinšu organismu krustošanu. Šajos gadījumos notiek attālā hibridizācija - diezgan sarežģīts process, jo organismiem, kas pieder dažādām sugām un vēl jo vairāk dažādām ģintīm, ir atšķirīgs ģenētiskais materiāls (hromosomu skaits un struktūra). Ļoti bieži šāda krustošanās noved pie neauglīgu (sterilu) hibrīdu veidošanās, kas nerada pēcnācējus. Tomēr, pateicoties selekcijas zinātnieku rūpīgajam darbam, ir iegūti starpģenēriskie hibrīdi, kas spēj vairoties.

Mākslīgā mutaģenēze ir atlases metode, kuras pamatā ir organismu pakļaušana mutagēniem, kas izraisa dažādas mutācijas. Pamatojoties uz šīm mutācijām, bieži tiek radītas jaunas šķirnes un celmi. Kā mutagēnus parasti izmanto ultravioleto un rentgena starojumu, neitronu vai ķīmisko vielu iedarbību. Mākslīgo mutaģenēzi īpaši plaši izmanto jaunu mikroorganismu celmu izstrādē.

Poliploīdija ir poliploīdu, t.i., organismu, kuros hromosomu skaits ir palielināts divas, trīs vai vairāk reizes, veidošanās. Šis process tiek veikts, ietekmējot dalošo šūnu ar dažādiem faktoriem, kas pārtrauc hromosomu novirzīšanos uz poliem. Ķīmisko vielu, jonizējošā starojuma, augstas vai zemas temperatūras iedarbības rezultātā tiek traucēta šūnu dalīšanās un tā kļūst, piemēram, tetraploīda (4n). Poliploīdiem ir augstāka produktivitāte, bagātāka barības vielas un ir izturīgāki pret nelabvēlīgiem vides faktoriem.

Atšķirības starp masu atlasi un individuālo atlasi

Kā masu atlase atšķiras no individuālās atlases?

Masu selekcijai ir raksturīgs tas, ka to veic tikai pēc fenotipa, t.i., ņemot vērā tikai organisma īpašību kopumu. Indivīdi ar vēlamajām īpašībām tiek ņemti no pēcnācējiem un atkal krustoti viens ar otru. Masveida selekciju parasti izmanto savstarpēju apputeksnētiem augiem un dzīvniekiem. Šīs atlases mērķis ir saglabāt noteiktu šķirni vai noteiktu šķirni noteiktā ekonomiskā līmenī.

Individuālajā selekcijā tiek atlasīts viens īpatnis un ar sekojošu pašapputes augiem vai cieši radniecīgu krustojumu dzīvniekiem tiek izaudzētas tīrās līnijas. Tīras līnijas - ģenētiski viendabīgu (homozigotu) organismu grupas - ir vērtīgs vaislas materiāls.

Heteroze

Kas ir heteroze?

Heteroze izpaužas kā pirmās paaudzes hibrīdu palielinātā jauda salīdzinājumā ar vecāku formām. Šķērsojot vecāku formas, kas pieder dažādām šķirnēm vai šķirnēm (dažādām tīrām līnijām), pirmās paaudzes hibrīdi piedzīvo fenomenu, ko sauc par heterozi.

Heteroze izpaužas ar to, ka hibrīdiem salīdzinājumā ar vecāku formām ir izcilas īpašības (lielāks augums, svars, izturība pret slimībām utt.). Galvenais heterozes cēlonis ir tas, ka heterozigotos, kas ir pirmās paaudzes hibrīdi, fenotipā netiek atklātas kaitīgas recesīvās gēnu alēles.

Skatīt

Kas ir suga?

Suga ir organismu kopums, kam raksturīga kopīga izcelsme, kam piemīt iedzimta visu īpašību un īpašību līdzība un kuri spēj bezgalīgi vairoties krustojoties.

Tipa kritēriji

Kādus sugu kritērijus jūs zināt?

Sugas kritēriji ir raksturīgās pazīmes un īpašības, ar kurām dažas sugas atšķiras no citām. Sugai nav absolūtu kritēriju. Dažādi kritēriji tikai kopā ļauj atšķirt vienu sugu no citas.

Morfoloģiskais kritērijs - līdzība ārējo un iekšējā struktūra organismiem.

Fizioloģiskais kritērijs ir visu dzīvības procesu līdzība un galvenokārt vairošanās līdzība, kas nosaka iespēju iegūt pēcnācējus krustošanas ceļā.

Ģenētiskais kritērijs - katrai sugai raksturīgs hromosomu kopums, to izmērs, forma, DNS sastāvs.

Ekoloģiskais kritērijs - sugas vieta dabiskajās organismu sabiedrībās, tās specializācija, sugas pastāvēšanai nepieciešamo vides faktoru kopas.

Ģeogrāfiskais kritērijs - sugas izplatības zona dabā (apgabals).

Vēsturiskais kritērijs ir senču kopiena, vienota sugas rašanās un attīstības vēsture.

Sugu skaits uz Zemes

Cik sugu dzīvo uz mūsu planētas?

Zinātnieki lēš, ka Zemi apdzīvo aptuveni trīs reizes vairāk sugu nekā līdz šim reģistrēts, un šis skaitlis varētu būt 4–5 miljoni.

Populācija

Kas ir populācija?

Populācija ir vienas sugas organismu grupa, kas spēj brīvi krustoties un uzturēt savu eksistenci noteiktā teritorijā neierobežoti ilgi.

Sugas pastāvēšanas nosacījumi

Kāpēc sugas pastāv populāciju veidā?

Bioloģisko sugu pastāvēšanai nepieciešami atbilstoši apstākļi un resursi, kas nepieciešami dzīvības uzturēšanai. Konkrētai sugai piemēroti apstākļi telpā veidojas it kā atsevišķu “salu” veidā. Šajās “salās” apdzīvo sugas, kas tām ir piemērotas un tāpēc nav vienmērīgi izplatītas visā teritorijā, bet atsevišķās grupās - populācijās.

Iedzīvotāju īpašības

Kādas īpašības var raksturot populāciju kā organismu grupu?

Populācijai kā organismu grupai ir raksturīgas īpašības, kuras nevar attiecināt uz atsevišķiem organismiem. Šīs īpašības sauc arī par demogrāfiskajiem rādītājiem. Starp tiem ir: pārpilnība (kopējais organismu skaits), dzimstība (populācijas pieauguma temps), mirstība (populācijas samazināšanās ātrums indivīdu nāves rezultātā), vecuma sastāvs (īpatņu skaita attiecība). dažāda vecuma).

Populāciju izpētes nozīme

Kas ir praktiska nozīme pētot populācijas? Sniedziet piemērus.

Populāciju izpēte ir svarīga, lai prognozētu tajās notiekošās izmaiņas un tās regulētu. Piemēram, veicot koksnes ieguvi, ļoti svarīgi ir zināt meža atjaunošanas tempu, lai pareizi plānotu ciršanas intensitāti. Līdzīga situācija ir ar dzīvnieku populācijām, kuras cilvēki izmanto pārtikas vai kažokādu izejvielu iegūšanai.

No medicīniskā un sanitārā viedokļa mazo grauzēju populāciju - cilvēkiem bīstamas slimības - mēra izraisītāja nesēju - populāciju izpēte ir praktiski nozīmīga.

Iedzimtas mainīguma klātbūtne ļauj, izmantojot dažādas krustošanas sistēmas, apvienot noteiktas iedzimtas īpašības vienā organismā, kā arī atbrīvoties no nevēlamām īpašībām.

Galvenā kombinētās mainības kontroles metode selekcijā ir formu atlase pēc ekonomiski vērtīgām īpašībām krustošanai.

Krustošanas veidu klasifikācija un selekcijas metodes

Kad atšķaidīts, izmantojiet dažādas sistēmas krustojums, ko var iedalīt radniecībā, bieži sauc inbrīdings, vai radniecīgu, un nesaistītu, dažreiz sauc izplatība.

Pārvairošanas veids ir krustošanās ( krustošanās). Inbreeding ir angļu valodas termins, krievu literatūrā tas biežāk tiek lietots, lai apzīmētu cieši radniecīgu dzīvnieku audzēšanu, inbrīdings ir vācu valodas termins, ar ko apzīmē piespiedu pašapputes apputeksnēšanas augiem. Tomēr, lai izvairītos no neskaidrībām, varat izmantot vienu terminu - inbrīdings.

Lopkopībā krustojumu atbilstoši vaislas dzīvnieku audzēšanas uzdevumam iedala divos veidos: vaislas (rūpnīcas) un rūpnieciskā (komerciālā). Faktiskajai selekcijai un cilts selekcijai, tas ir, jaunu šķirņu audzēšanai un šķirnes īpašību uzlabošanai, tiek izmantota gan inbrīdings, gan ārcilts. Lai palielinātu lopkopības produktivitāti, tiek izmantota rūpnieciskā krustošana, pamatojoties uz esošajām šķirnēm. Līdzīgus krustojumu veidus izmanto mūsdienu augkopībā šķirnes selekcijai vai uzturēšanai un tirgojama produkta iegūšanai. Piemēram, cukurbietēs vai arbūzā triploīdu sēklu iegūšanai izmantotie krusti parasti ir rūpnieciski.

Konkrētas krustošanas sistēmas izmantošana selekcijā ir atkarīga no tā, kāda veida mainība tiek izmantota selekcijas nolūkos un kādas problēmas tiek risinātas. Piemēram, ja atlasīto formu šķērsošana (kombinatīva mainība) nedod efektu, tad viņi izmanto mutācijas mainīgumu vai poliploīdiju. Vienlaikus tiek mainīta arī pārbrauktuvju sistēma.

Sākotnējās šķērsošanas formas tiek atlasītas no populācijām. Priekš pareizā izvēle avota formām, vispirms ir jānovērtē tās populācijas ģenētiskais sastāvs (potenciāls), no kuras tie ir cēlušies. Tātad ir skaidrs, ka, lai iegūtu trekno piena govis ir nepieciešams krustot dzīvniekus no populācijas, kurā ir augsta tauku-piena gēnu koncentrācija, un, lai iegūtu aitas ar merino vilnu, ir nepieciešams krustot dzīvniekus no populācijas smalkas vilnas, nevis rupjas vilnas aitas.

Avota populāciju ģenētiskā sastāva un to izcelsmes izpēte veicina atbilstošu genotipu izveidi. Līdz ar to sākotnējo dzīvnieku populāciju novērtēšana ir ciltsdarba primārais uzdevums, kas jāveic ar selekcijas un ģenētiskām metodēm, kas balstītas uz dažādu produktivitātes rādītāju analīzi.

Inbrīdings

Populācijas ģenētisko sastāvu novērtē, sadalot to ģenētiski atšķirīgās līnijās.

Autogāmiem organismiem, kā rādīja V. Johannsens, tas tiek panākts vienkārši - atdalot atsevišķu pašapputes augu pēcnācējus, bet alogamajiem organismiem nepieciešams veikt inbrīdingu.

Saistīts To sauc par tādu indivīdu krustošanu, kuriem ir cieša radniecības pakāpe: brālis - māsa, tēvs - meita, māte - dēls, māsīcas utt. Tiek noteiktas krustoto dzīvnieku atšķirīgās radniecības pakāpes, t.i., to genotipu lielāka vai mazāka līdzība. izmantojot ģenētiskās radniecības koeficientu. Augos tuvākā inbrīdinga forma notiek piespiedu pašapputes rezultātā.

Inbrīdinga ģenētiskā būtība ir saistīta ar populācijas sadalīšanos līnijās ar dažādiem genotipiem. Šajā gadījumā gēni, kas atrodas heterozigotā stāvoklī, pāriet homozigotā stāvoklī. Piemēram, krustojot tēviņu un mātīti, kas ir heterozigota vienam gēnam (Aa), pēcnācēji sadalīsies 1AA: 2Aa: 1aa vai procentuāli 25AA: 50Aa un 25aa. Ja virknē nākamo paaudžu katrs no genotipiem krustojas sevī, t.i., notiek inbridings, tad nākamajās paaudzēs homozigoto formu skaits palielināsies, bet heterozigoto – samazināsies.

Tagad iedomāsimies, ka alēlei a ir letāla iedarbība, tas ir, tā krasi samazina dzīvotspēju. Ir acīmredzams, ka katrā radniecīgās dzimtas paaudzē 25% īpatņu (aa) vai nu nomirs, vai uzrādīs samazinātu dzīvotspēju. Tā rezultātā paaudžu savstarpēja radniecība novedīs pie depresijas.

Sakarā ar to, ka katra krusteniski apputeksnētā šķirne, kā redzam no dažādu kukurūzas šķirņu piemēra, ir piesātināta ar dažādām kaitīgām recesīvām mutācijām, likumsakarīgi, ka dzimtas vairošanās rezultātā nereti samazinās dzīvotspēja, raža, samazinās izturība pret slimībām, uc Par to var liecināt D. Džounsa dati par 15 paaudžu dzimtas vairošanās ietekmi uz graudu ražu un augu augstumu četrās A, B, C un D kukurūzas rindās. Iesniegtie dati liecina, ka sākotnējās formas bija fenotipiski identisks. Piespiedu pašapputes izmantošana visās līnijās izraisīja augu ražas un augstuma samazināšanos. Turklāt dažās līnijās depresija iestājās ātrāk nekā citās. Tas var norādīt, ka recesīvo gēnu homozigotitāte notiek dažādās līnijās ar atšķirīgu ātrumu. Pēdējais ir atkarīgs no daudziem faktoriem: no gēnu skaita, kuriem bija heterozigotitāte, no krustoto formu radniecības pakāpes utt.

Augšējā attēlā parādīts heterozigotu indivīdu procentuālā daudzuma samazinājums dažādās radniecības paaudzēs atkarībā no gēnu skaita, kuriem bija heterozigotitāte. Jo lielāks ir dažādu gēnu skaits, kas nosaka konkrētu pazīmi vai īpašību, jo lēnāks ir homozigots stāvoklis visiem recesīvās alēles, jo lēnāk notiek raksturlieluma stabilizēšanās. Heterozigotu īpatņu procentuālā samazināšanās secīgās radniecības paaudzēs atkarībā no krustoto īpatņu radniecības pakāpes ir parādīta attēlā zemāk.

Homozigotitāte visātrāk notiek pašapaugļošanās laikā. Izmantojot “brāļa X māsas” šķērsošanas sistēmu, heterozigotu indivīdu procentuālais daudzums vairākās paaudzēs samazinās lēnāk, bet tomēr ātrāk nekā krustojot brālēnus vai pat attālāk radniecīgus organismus.

Visi šie aprēķini ir derīgi tikai gadījumiem, kad gēni atrodas dažādās nehomologās hromosomās. Faktiski gēni, kas nosaka vienas un tās pašas īpašības, var atrasties vienā un tajā pašā saišu grupā dažādos attālumos viens no otra un iziet dažādas krustošanas frekvences. Turklāt šajos aprēķinos nav ņemta vērā gēnu mutācijas mainīgums, gēnu mijiedarbība genotipu sistēmā un, galvenais, mākslīgās un dabiskās atlases ietekme, kas bieži vien veicina heterozigotu formu saglabāšanos. Bet, neskatoties uz šādu aprēķinu formālo raksturu, tie ļauj pareizi izvēlēties krustošanas sistēmu audzējamās šķirnes vai šķirnes īpašību iedzimtai nostiprināšanai.

Ir dažādi viedokļi par ciltsdarba izmantošanas lietderību un kaitīgumu ciltsdarbā. Patiešām, ja inbrīdingu izmanto dzīvniekiem un alogāmiem augiem (kukurūza, rudzi un citi), ļoti ātri rodas dzīvotspējas, auglības un citu īpašību samazināšanās. Ja cāļu ganāmpulks ik gadu rada pēcnācējus, pārojoties “brālis x māsa”, tad vairāku paaudžu laikā cāļu olu ražošana un dzīvotspēja manāmi samazinās, un biežāk parādās dažādas deformācijas. Tāda pati parādība tiek novērota cūku un daudzu citu dzīvnieku radniecības laikā. Uz tā paša pamata cilvēku sabiedrībā pastāv radniecīgu laulību aizliegums.

Taču zināms, ka dabā ir sastopamas augu un dzīvnieku sugas, kurām autogāma vairošanās ir norma, un tajā pašā laikā tās ne tikai neizmirst, bet, gluži pretēji, plaukst. Šādi augi ir mieži, kvieši, zirņi, pupas uc Izrādās, ka pašapputes un pašizaugļošanās neizraisa depresiju tām sugām, kurās šis process ir ieguvis adaptīvu nozīmi visdrošākajā vairošanās nodrošināšanā.

Kā mēs varam izskaidrot faktu, ka inbrīdings var būt gan izdevīgs, gan kaitīgs?

Inbrīdinga procesā depresiju izraisa mutantu alēles, kas samazina organismu dzīvotspēju. Heterozigotā stāvoklī to darbību nomāc dominējošās, normālas alēles. Līdz ar to brīvas krustošanās laikā populācijā tās netiek konstatētas tik bieži kā radniecības laikā. Bet starp mutācijām var būt ne tikai kaitīgas, kas samazina dzīvotspēju, bet arī palielina to, īpaši ar labvēlīgu gēnu kombināciju. No tā izriet, ka depresija ne vienmēr var rasties ar cieši saistītu dzīvnieku vai augu vairošanos. Gluži pretēji, līnijas ar paaugstinātu dzīvotspēju un produktivitāti var izcelties. Bet tas notiek ārkārtīgi retos gadījumos, jo kaitīgo recesīvo mutāciju skaits ievērojami pārsniedz labvēlīgo mutāciju skaitu. Tas var izskaidrot heterozigotiskuma adaptīvo nozīmi organismu savstarpējā apaugļošanā un savstarpējā apputeksnēšanā un šķērsošanā. Līdz ar to kaitīga ir nevis pati inbrīdinga, bet gan kaitīgo mutāciju homozigotitātes un populācijas optimālā heterozigotitātes līmeņa pazemināšanās sekas. Prasmīgi izmantojot inbrīdingu, iespējams atlasīt vērtīgus genotipus.

Tāpat kā gaismas stars, kas iet caur prizmu, tiek sadalīts veselā hromatisko līniju spektrā, tāpat heterozigotu organismu populācija radniecības ceļā var sadalīties atsevišķās, ģenētiski atšķirīgās līnijās. Inbrīdings dod iespēju no populācijas atlasīt organismu grupas ar individuālajām selekcijai nepieciešamajām īpašībām. “Asinslīnijā”, kurā savstarpēji krustojas pēc izcelsmes saistīti organismi, palielinās atsevišķu gēnu koncentrācija, kā rezultātā palielinās homozigotu indivīdu skaits līnijā. Tāpēc indivīdi katrā līnijā izrādās mazāk mainīgi, viendabīgāki un ticamāk nodod savas īpašības saviem pēcnācējiem. Līnija, ko bieži sauc inbred, vai inbred, ir mazākā mērā sadalīts dažādos genotipos.

Rodas jautājums: vai ar ilgstošu inbrīdingu ir iespējams iegūt absolūti homozigotas formas? Pamatojoties uz zināšanām par ģenētiku, uz šo jautājumu jāatbild noliedzoši. Pirmkārt, dabiskajai atlasei ir tendence uzturēt optimālu heterozigotitātes līmeni; otrkārt, hromosomu saiknes un krustošanās klātbūtne ievērojami aizkavē homozigotizāciju daudzās radniecīgās paaudzēs un var arī radīt jaunas gēnu kombinācijas pēcnācēju genotipos; treškārt, nepārtraukti rodas daudzas dažādas mutācijas, kas izjauks līniju homozigotiskumu; pat viena gēna mutācija var izraisīt visa organisma genotipiskās reakcijas normas izmaiņas.

Šo iemeslu dēļ līnijām, kas iegūtas ilgstošas ​​radniecības ceļā, ir tikai relatīva homozigotitāte. Sakarā ar to atlasei var būt zināma ietekme arī šādās līnijās. Acīmredzami, ka pirmajos radniecības posmos selekcija var radīt daudz būtiskāku nobīdi vēlamajā virzienā nekā nākamajās paaudzēs. Selekcija pie augstām radniecības pakāpēm ir mazāk efektīva, taču palielinās izvēlēto īpašību iedzimtības nostiprināšanās garantija.

Nesaistīta krustošana (vaislas)

Inbrīdinga tiešais pretstats ir tādu organismu krustošanās, kas nav saistīti pēc izcelsmes, vai izplatība.

Protams, visiem organismiem, kas pieder pie vienas sugas vai ģints, ir kopīga izcelsme. Bet, runājot par nesaistītu krustošanu, mēs domājam, ka krustojamajiem indivīdiem 4–6 ciltsrakstu paaudzēs nav tiešo kopīgu priekšteču (vecvectēvs, vectēvs, vecvecmāmiņa, vecmāmiņa utt.). Biežāk nesaistīti organismu krustojumi ir tādi, kuros vecāku formas nāk no dažādām ģenētiskām populācijām.

Šķērsojot nesaistītus indivīdus, kaitīgie recesīvie mutanti, kas atrodas homozigotā stāvoklī, pāries heterozigotā stāvoklī un neietekmēs hibrīdorganisma dzīvotspēju. Patiešām, visa prakses pieredze Lauksaimniecība parāda, ka nesaistītu organismu krustošana vienas sugas ietvaros bieži noved pie tā, ka pirmās paaudzes krustojumi ir dzīvotspējīgāki, izturīgāki pret slimībām un tiem ir paaugstināta auglība, t.i., tiem ir heteroze.

Inbrīdings kalpo kā svarīga selekcijas un selekcijas metode. Ar šo krustojumu dažādas iedzimtas īpašības tiek apvienotas vienā hibrīdorganismā. To izmanto, lai apvienotu dažādas vērtīgas īpašības, lai izveidotu jaunu šķirni vai šķirni. Tā, piemēram, lai palielinātu Leghorn cāļu dzīvsvaru, tos var krustot ar citas šķirnes gaili, kam raksturīgs liels dzīvsvars, piemēram, ar baltu Plimutas klinti. Pirmās paaudzes hibrīdi cāļi ieņems starpposmu svara ziņā un būs vidēji smagāki par Leghorniem. Bet, ja tos krusto ar tiem pašiem hibrīdgaiļiem, tad otrajā paaudzē tie sadalīsies dažāda svara īpatņos. Šķirnes vēl nebūs, taču šajā paaudzē var atrast vajadzīgās pazīmju kombinācijas. Selekcionāra uzdevums ir atlasīt vērtīgākos genotipus. Šajā gadījumā atlase, kā mēs redzēsim vēlāk, jāveic tikai pēc fenotipa, bet arī pēc genotipa.

No teiktā ir stingri jāsaprot, ka izaugsmes laikā pirmā paaudze, kuras pamatā ir sarežģītas iedzimtas īpašības, parasti būs starpposma un viendabīgāka nekā otrā paaudze, jo pēdējā notiek šķelšanās. Un, ja pēc tam netiek piemērota noteikta audzēšanas sistēma un stingra atlase, tad jauna šķirne netiks izveidota, un sākotnējā šķirne zaudēs savu šķirni. Tas pats attiecas uz dažādu šķirņu liellopu un mazo atgremotāju un cūku, kā arī augu šķirņu krustošanu.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet uz Ctrl+Enter.

UN mākslīgā atlase slēpjas organismu iedzimtajā mainīgumā. Dabiskās atlases rezultātā tiek radītas jaunas dzīvo būtņu formas - sugas, bet ar mākslīgo atlasi - jaunas augu un dzīvnieku šķirnes.

Mākslīgā atlase - selekcijas metode, ko veic cilvēki, lai izveidotu dzīvnieku un augu šķirnes. Selekcionārs atlasa īpatņus ar labvēlīgām īpašībām un pārējos izmet. Šķirnes un šķirnes, kas radītas ar mākslīgo atlasi, var pastāvēt tikai pateicoties cilvēku aprūpei savvaļā; Mākslīgā selekcija radās pavisam nesen – no laika, kad cilvēks sāka audzēt mājdzīvniekus un nodarboties ar lauksaimniecību. Personu atlase ar nepieciešams cilvēkam iedzimtu izmaiņu rezultātā rodas pilnīgi jauni organismi, kas dabā nekad agrāk nav bijuši. Šīm formām ir īpašības un īpašības, kas atbilst cilvēka interesēm.

Mākslīgā atlase var būt spontāna (bezapziņas) vai metodiska (masveida vai individuāla). Grāmatā par mākslīgo atlasi ir apkopota tūkstošiem gadu ilgā cilvēku prakse, un šī doktrīna ir kļuvusi par mūsdienu atlases teorētisko pamatu.

Darvins uzskatīja, ka praktiķi labi zina, kā iegūt jaunas mājdzīvnieku šķirnes un kultivēto augu šķirnes, tāpēc viņš vispirms apsvēra šķirņu un šķirņu cēloņus, bet pēc tam sugas dabas stāvoklī, uzskatot, ka ar šādu pieeju viņa idejas būtu vairāk. atklājot. Līdz pagājušā gadsimta 40. gadiem tas bija zināms liels skaitlis liellopu šķirnes (piena, liellopu gaļa, gaļa un piena produkti), zirgi (velkamie zirgi, sacīkšu zirgi), cūkas, suņi un vistas. Kviešu šķirņu skaits pārsniedza 300, vīnogu - 1000. Vienai sugai piederošās šķirnes un šķirnes bieži vien ir tik atšķirīgas viena no otras, ka tās var sajaukt ar dažādām sugām. Katra šķirne vai katra šķirne atbilstoši savām pazīmēm vienmēr atbilst tās personas interesēm, kuras dēļ viņš tās audzē. Daudzi sugu noturības un nemainīguma doktrīnas piekritēji uzskatīja, ka katra šķirne, katra šķirne cēlusies no atsevišķas savvaļas sugas. Darvins pamatīgi nonāca pie secinājuma, ka cilvēks pats radīja visu to daudzveidību, kā arī kultivēto augu šķirnes, dažādos virzienos mainot vienu vai vairākas senču savvaļas sugas.

Atlase– zinātne, kas izstrādā dzīvnieku šķirņu, augu šķirņu un mikroorganismu celmu audzēšanas un uzlabošanas teoriju un metodes. Atlase notiek pēc cilvēka gribas. Selekcijas teorētiskie pamati ir teorija, ģenētika, molekulārā bioloģija, ekonomika un lauksaimniecības ģeogrāfija.

Audzēšanas metodes, to būtība:

1. Masu selekcija – indivīdu grupas atlase ar vēlamajām īpašībām (parasti tiek izmantota vairākās paaudzēs).
2. Individuāla atlase– atsevišķu indivīdu atlase ar vēlamajām īpašībām. Vispiemērotākais dzīvniekiem un pašapputes augiem.
3. Starplīniju - divu tīru līniju šķērsošana, lai iegūtu heterozi (heteroze ir ļoti augstas dzīvotspējas parādība pirmajā hibrīda paaudzē)
4. Attālā hibridizācija– savstarpēji nesaistītu formu krustojums un pat dažādi veidi. Izmanto, lai iegūtu neparastas gēnu kombinācijas turpmākai atlasei.
5. Poliploīdija – hromosomu kopu skaita palielināšanās. Izmanto augu selekcijā, lai palielinātu produktivitāti un pārvarētu neauglību starpsugu krustošanās laikā.
6. Šūnu inženierija– šūnu augšana ārpus ķermeņa (audu kultūrā). Ļauj iziet somatiskās (nereproduktīvās) šūnas.
7. inženierija (genoma mākslīga pārkārtošana. Ļauj vienas sugas organismos ievietot citas sugas gēnus.

Tēma 3.3. Ģenētika un selekcija.

13. uzdevums. Ģenētika – teorētiskā bāze atlase. Mācības N.I. Vavilovs par kultivēto augu daudzveidības un izcelsmes centriem. Pamata atlases metodes.

Mērķis: veidot sākotnējās zināšanas par atlasi kā zinātni, noteikt tās mērķus un uzdevumus.

? 13.1 Sastādiet apliecinošu kopsavilkumu “Teachings of N.I. Vavilovs par kultivēto augu daudzveidības un izcelsmes centriem"

Vadlīnijas pēc uzdevuma izpildes:

Sastādot atsauces kopsavilkums, izmantojiet ieteikumus ieviešanai patstāvīgs darbs(Punkts 4.6. Atbalsta izklāsta sagatavošana. Brīvs izklāsts).

? 13.2 Pabeidziet teikumus, punktu vietā ierakstot nepieciešamos terminus un jēdzienus.

1. Metožu kopums jaunu augu šķirņu, dzīvnieku šķirņu un mikroorganismu celmu radīšanai ar cilvēkiem nepieciešamām īpašībām...

2. Cilvēka mākslīgi radīts vienas sugas kultivēto augu kopums, kam raksturīgas noteiktas iedzimtas īpašības -......

3. Cieši radniecīgu augu un dzīvnieku īpatņu krustošanās ar sekojošu iegūto pēcnācēju dzīvotspējas samazināšanos parasti notiek….

4. Genotipiski viendabīgi pēcnācēji, kas iegūti no pašapputes indivīda selekcijas ceļā, ir...

5. Spēcīgā hibrīdu attīstība, kas iegūta, šķērsojot tīras līnijas, ir….

6. Tās pašas sugas īpatņu, kas nav tieši saistīti, krustošanās ir...

7. Dažādām augu vai dzīvnieku šķirnēm, šķirnēm, sugām, ģintīm piederošu indivīdu dabiska vai mākslīga krustošanās -….

Mācību grāmata Sivoglazovs V.I. Bioloģija: vispārējā bioloģija. Pamatlīmenis: mācību grāmata. 10-11 klasēm. / IN UN. Sivoglazovs, I.B. Agafonova, Zakharova E.T. -5. izdevums, - M.: Bustard, 2009. - 3.18. §, 176.–180. lpp.

Vispārējā bioloģija: mācību grāmata 10. – 11. klasei. Kopā uch. / red. D. K. Beļajeva, G. Dymshits – 6. izd. - M: Apgaismība, 2014. gads . §34–37, 129.–142. lpp

4. sadaļa. Evolūcijas mācība.

Tēma 4.1. Evolūcijas teorija.

14. uzdevums. Evolūcijas ideju attīstības vēsture. K. Linneja darbu nozīme, Dž.B. Lamarks evolūcijas ideju attīstībā bioloģijā. Čārlza Darvina evolūcijas doktrīna.-1 stunda.

Mērķis: veidot izpratni par Čārlza Darvina evolūcijas teorijas pamatprincipiem; parādīt izcilu zinātnieku ieguldījumu bioloģijas zinātnes attīstībā.

Uzdevums patstāvīgam ārpusstundu darbam:

? 14.1. Izvēlieties pareizos apgalvojumus:

1. Lamarks izveidoja vislabāko mākslīgo sistēmu.

2. Linnejs uzskatīja, ka sugas pastāv un nemainās.

3. Lamarks radīja pirmo evolūcijas teoriju.

4. Lamarks uzskatīja, ka organismi mainās no vienkāršiem uz sarežģītiem.

5. Linnejs visus dzīvniekus sadalīja 5 klasēs.

6. Lamarks noliedza sugu mainīgumu.

7. Lamarks uzskatīja, ka īpašības, ko sugas ieguvušas dzīves laikā, manto pēcnācēji.

8. Linnejs izveidoja sugas binārās nomenklatūras izmantošanu.

? 14.2 Aizpildiet tabulu “Dabiskās atlases formas”

? 14.3 Aizpildiet tabulu “Dabiskās un mākslīgās atlases salīdzinājums”