9 класс. Биология. Особенности cелекции растений, животных и микроорганизмов

Комментарии преподавателя

В се­лек­ции рас­те­ний раз­ли­ча­ют три ос­нов­ных ме­то­да, два из ко­то­рых ис­поль­зо­ва­лись еще на заре че­ло­ве­че­ства – это отбор и ги­бри­ди­за­ция.

А вот метод, ко­то­рый по­явил­ся срав­ни­тель­но недав­но, носит на­зва­ние – ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез. И сей­час мы по­го­во­рим по­дроб­но обо всех этих ме­то­дах. От­ли­ча­ют два вида от­бо­ра – мас­со­вый и ин­ди­ви­ду­аль­ный.

Мас­со­вый отбор про­во­дят у пе­ре­крест­но-опы­ля­е­мых рас­те­ний, таких как, на­при­мер, рожь или ку­ку­ру­за. При мас­со­вом от­бо­ре от­би­ра­ют из по­пу­ля­ции рас­те­ний ка­кую-то груп­пу, име­ю­щую важ­ное для че­ло­ве­ка при­зна­ки, т.к. это рас­те­ния пе­ре­крест­но-опы­ля­е­мые, то боль­шин­ство из них яв­ля­ют­ся ге­те­ро­зи­го­та­ми. От­би­ра­ют груп­пу для вы­яв­ле­ния и со­хра­не­ния в даль­ней­шем этого бла­го­при­ят­но­го при­зна­ка. К со­жа­ле­нию, мас­со­вый отбор яв­ля­ет­ся до­ста­точ­но неустой­чи­вым, по­то­му что из-за ге­те­ро­зи­гот­но­сти при­зна­ки могут про­па­дать со вре­ме­нем. И такой отбор при­хо­дит­ся по­вто­рять не од­на­ж­ды.

Ин­ди­ви­ду­аль­ный отбор, со­от­вет­ствен­но, про­во­дят у рас­те­ний, ко­то­рые опы­ля­ют­ся сами, т.е. са­мо­опы­ля­е­мых рас­те­ний, к ним от­но­сят­ся хо­ро­шо зна­ко­мый Вам горох, также, до­пу­стим, еще пше­ни­ца и яч­мень. При ин­ди­ви­ду­аль­ном от­бо­ре от­би­ра­ют уже кон­крет­ный ор­га­низм, об­ла­да­ю­щий кон­крет­ным для че­ло­ве­ка при­зна­ком. Так как рас­те­ния са­мо­опы­ля­е­мые, то ор­га­низ­мы в ге­не­ти­че­ском плане будут яв­лять­ся го­мо­зи­гот­ны­ми. И в даль­ней­шем про­во­дят уже раз­мно­же­ние этого кон­крет­но­го ор­га­низ­ма и со­хра­не­ние по­явив­ше­го­ся у него бла­го­при­ят­но­го при­зна­ка. Вто­рой метод, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся в се­лек­ции рас­те­ний, – это ги­бри­ди­за­ция, а проще го­во­ря, скре­щи­ва­ние.

На схеме по­ка­за­ны три ос­нов­ных типа ги­бри­ди­за­ции у рас­те­ний. Это от­да­лен­ная ги­бри­ди­за­ция, нерод­ствен­ное скре­щи­ва­ние (или аут­бри­динг), а также близ­ко­род­ствен­ное скре­щи­ва­ние (или ин­бри­динг). Да­вай­те по­го­во­рим по­дроб­но о каж­дом из этих ме­то­дов. Итак, близ­ко­род­ствен­ное скре­щи­ва­ние – ин­бри­динг. Близ­ко­род­ствен­ное скре­щи­ва­ние про­во­дят в том слу­чае, если хотят за­кре­пить ка­кой-ли­бо по­явив­ший­ся при­знак в потом­стве. К со­жа­ле­нию, у этого ме­то­да есть неболь­шие недо­стат­ки, хотя по­лез­ные при­зна­ки при ин­бри­дин­ге пе­ре­хо­дят в со­сто­я­ние го­мо­зи­гот­но­сти, т.е. за­креп­ля­ют­ся, но также в со­сто­я­нии го­мо­зи­гот­но­сти пе­ре­хо­дят также небла­го­при­ят­ные при­зна­ки, а зна­чит, рас­те­ние по­сте­пен­но осла­бе­ва­ет. Из-за вот такой по­те­ри жиз­не­спо­соб­но­сти часто про­во­дить ин­бри­динг (или как еще его на­зы­ва­ют – «при­ну­ди­тель­ное са­мо­опы­ле­ние пе­ре­крест­ных рас­те­ний») не сле­ду­ет. Од­на­ко здесь есть еще и по­ло­жи­тель­ные сто­ро­ны: если скре­щи­вать между собой вот такие ор­га­низ­мы, по­лу­чен­ные в ре­зуль­та­те ин­бри­дин­га, то их потом­ство об­ла­да­ет яв­ле­ни­ем ге­те­ро­зи­са. Ге­те­ро­зис – это уве­ли­че­ние жиз­не­спо­соб­но­сти и пло­до­ви­то­сти потом­ства в пер­вом по­ко­ле­нии. Т.е., как уже по­нят­но из опре­де­ле­ния, ге­те­ро­зис­ные ор­га­низ­мы по­лу­ча­ют­ся до­ста­точ­но силь­ны­ми и пло­до­ви­ты­ми. Но опять же есть одно но: уже на­чи­ная со сле­ду­ю­ще­го по­ко­ле­ния ге­те­ро­зис­ные яв­ле­ния за­ту­ха­ют, и по­это­му по­лу­чать се­ме­на от таких рас­те­ний про­сто невы­год­но. Если вы об­ра­ща­ли вни­ма­ние, то, когда ваши ро­ди­те­ли по­ку­па­ют се­ме­на для по­сад­ки их на даче, за на­зва­ни­ем неко­то­рых из семян стоит буква F1, как вы пом­ни­те в ге­не­ти­ке это обо­зна­че­ние пер­во­го по­ко­ле­ния. Вот такое обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­зу­ет то, что дан­ные се­ме­на яв­ля­ют­ся ге­те­ро­зис­ны­ми, а это зна­чит, что в этом году вы обя­за­тель­но по­лу­чи­те от них очень хо­ро­ший уро­жай. А вот если вы ре­ши­те по­лу­чить се­ме­на, а потом вы­са­дить эти се­ме­на на бу­ду­щий год, то уро­жай вас разо­ча­ру­ет, по­это­му надо это учи­ты­вать. И если вы бе­ре­те ге­те­ро­зис­ные се­ме­на, то по­ку­пать такие се­ме­на нужно каж­дый год.

Вто­рой спо­соб ги­бри­ди­за­ции – это от­да­лен­ная ги­бри­ди­за­ция. От­да­лен­ная ги­бри­ди­за­ция пред­став­ля­ет собой скре­щи­ва­ние ор­га­низ­мов, от­но­ся­щих­ся к раз­ным видам, а ино­гда даже родам. Несмот­ря на то, что ор­га­низ­мы при­об­ре­та­ют новые при­зна­ки, у от­да­лен­ной ги­бри­ди­за­ции есть очень се­рьез­ная про­бле­ма. Дело в том, что в ге­но­ти­пе таких ор­га­низ­мов хро­мо­со­мы не могут конъ­юги­ро­вать, а зна­чит, на­ру­ша­ет­ся про­цесс мей­о­за, об­ра­зо­ва­ние по­ло­вых кле­ток. И, со­от­вет­ствен­но, такие рас­те­ния будут бес­плод­ны­ми. Но се­лек­ци­о­не­рам уда­лось еще в 1924 году пре­одо­леть эту про­бле­му, и сей­час мы по­смот­рим на слай­де, как же это было по­лу­че­но. В 1924 году со­вет­ский уче­ный нашел спо­соб пре­одо­ле­ния бес­плод­но­сти ги­бри­дов путем удва­и­ва­ния числа хро­мо­сом и по­лу­че­ния по­лип­ло­и­да. Редь­ка и ка­пу­ста в ди­пло­ид­ном на­бо­ре имеют по 18 хро­мо­сом, сле­до­ва­тель­но, га­ме­ты несут по 9 хро­мо­сом, по­лу­чен­ный ги­брид имел 18 хро­мо­сом, 9 из ко­то­рых ре­деч­ные и 9 ка­пуст­ные. При мей­о­зе ре­деч­ные и ка­пуст­ные хро­мо­со­мы не конъ­юги­ро­ва­ли, и ги­брид был бес­плод­ный. С по­мо­щью хи­ми­че­ско­го ве­ще­ства – кло­хи­ци­на, ко­то­рый яв­ля­ет­ся му­та­ге­ном, уда­лось удво­ить хро­мо­сом­ный набор ги­бри­да. При этом по­лип­ло­ид стал иметь 36 хро­мо­сом, т.е. каж­дая хро­мо­со­ма имела себе пар­ную. Это со­зда­ло воз­мож­ность конъ­юга­ции го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом – ка­пу­сты с ка­пуст­ны­ми, а редь­ки с ре­деч­ны­ми. Сле­до­ва­тель­но, каж­дая га­ме­та несла по од­но­му на­бо­ру хро­мо­сом ка­пу­сты и редь­ки, т.е. по 18 хро­мо­сом. А в зи­го­те по­лу­ча­лось снова 36 хро­мо­сом. Таким об­ра­зом, по­лу­чен­ный ги­брид стал пло­до­ви­тым и был похож од­но­вре­мен­но на ка­пу­сту и редь­ку. Одна по­ло­ви­на струч­ка на­по­ми­на­ла стру­чок ка­пу­сты, а дру­гая – стру­чок редь­ки. После по­лу­че­ния та­ко­го ре­зуль­та­та, от­да­лен­ную ги­бри­ди­за­цию стали ак­тив­но ис­поль­зо­вать в се­лек­ции, и были по­лу­че­ны ги­бри­ды мно­гих куль­тур, ко­то­рые ис­поль­зу­ют­ся сей­час как кор­мо­вые.

Сле­ду­ю­щий тип ги­бри­ди­за­ции – нерод­ствен­ное скре­щи­ва­ние, или аут­бри­динг. Аут­бри­динг пред­став­ля­ет собой скре­щи­ва­ние ор­га­низ­мов, от­но­ся­щих­ся к раз­ным сор­там, и необ­хо­дим для по­лу­че­ния по­лез­ных на­след­ствен­ных ка­честв. Так как раз­ные сорта все-та­ки от­но­сят­ся к од­но­му и тому же виду, то про­блем, как при от­да­лен­ной ги­бри­ди­за­ции, у аут­бри­дин­га нет, по­это­му аут­бри­динг давно и ак­тив­но ис­поль­зу­ет­ся се­лек­ци­о­не­ра­ми.

Ну а сей­час мы вспом­ним по­след­ний, ну от­но­си­тель­но недав­но по­явив­ший­ся метод се­лек­ции рас­те­ний – ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез. Ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез пред­став­ля­ет собой по­лу­че­ние ин­ду­ци­ро­ван­ных (т.е. вы­зван­ных че­ло­ве­ком) му­та­ций под дей­стви­ем раз­лич­ных му­та­ге­нов, чаще всего, это ра­дио­ак­тив­ное из­лу­че­ние или дей­ствие хи­ми­че­ских ве­ществ, на­по­до­бие кло­хи­ци­на, ко­то­ро­му под­вер­га­ют­ся се­ме­на рас­те­ний. После такой об­ра­бот­ки в ге­не­ти­че­ском ап­па­ра­те семян про­ис­хо­дит ге­не­ти­че­ское из­ме­не­ние: они могут быть на ген­ном, могут быть на хро­мо­сом­ном, могут быть на ге­ном­ном уровне. В любом слу­чае воз­ни­ка­ют ка­кие-то новые при­зна­ки, ко­то­рые потом се­лек­ци­о­не­ры уже с по­мо­щью мас­со­во­го или ин­ди­ви­ду­аль­но­го от­бо­ра от­би­ра­ют. Ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез, до­пу­стим, при­ме­ня­ет­ся для по­лу­че­ния по­лип­ло­и­дов, а, как мы го­во­ри­ли на про­шлых за­ня­ти­ях, по­лип­ло­и­ды об­ла­да­ют по­вы­шен­ной жиз­не­спо­соб­но­стью, по­вы­шен­ной уро­жай­но­стью и до­ста­точ­но круп­ны­ми пло­да­ми. Все ме­то­ды, о ко­то­рых мы толь­ко что про­го­во­ри­ли, ха­рак­тер­ны для се­лек­ции рас­те­ний, нужны в первую оче­редь для того, чтобы че­ло­ве­че­ство по­лу­ча­ло вы­со­ко­уро­жай­ные, устой­чи­вые к вре­ди­те­лям и раз­лич­ным за­бо­ле­ва­ни­ям сорта рас­те­ний. Ведь сей­час, когда че­ло­ве­че­ство на нашей пла­не­те столь ве­ли­ко и сво­бод­ных зе­мель оста­ет­ся мало, необ­хо­ди­мо пе­ре­хо­дить к ин­тен­сив­ным, вы­со­ко­тех­но­ло­гич­ным спо­со­бам ве­де­ния сель­ско­го хо­зяй­ства. И пер­вым по­мощ­ни­ком в этом людям яв­ля­ет­ся наука се­лек­ция.

 Цели селекции микроорганизмов

Мик­ро­ор­га­низ­мы иг­ра­ют важ­ную роль в жизни че­ло­ве­ка. Мно­гие из них со­зда­ют ве­ще­ства, ис­поль­зу­е­мые в раз­ных об­ла­стях ме­ди­ци­ны и про­мыш­лен­но­сти. Такие от­рас­ли пи­ще­вой про­мыш­лен­но­сти, как хле­бо­пе­че­ние, про­из­вод­ство спир­та, неко­то­рых ор­га­ни­че­ских кис­лот, ви­но­де­лие и мно­гие дру­гие, ос­но­ва­ны на де­я­тель­но­сти мик­ро­ор­га­низ­мов. Ведь от ка­че­ства дрож­жей, кис­ло­мо­лоч­ных бак­те­рий за­ви­сит ка­че­ство хле­бо­бу­лоч­ных из­де­лий и кис­ло­мо­лоч­ных про­дук­тов, что ведет к необ­хо­ди­мо­сти се­лек­ции этих ор­га­низ­мов. В про­мыш­лен­но­сти мик­ро­ор­га­низ­мы при­ме­ня­ют­ся для вы­ще­ла­чи­ва­ния ме­тал­лов из бед­ных руд – меди и урана, для очист­ки сточ­ных вод, об­ра­зо­ва­ния ме­та­на, для даль­ней­ше­го ис­поль­зо­ва­ния в ка­че­стве го­рю­че­го газа (Рис. 1).

Рис. 1. Цех бак­те­ри­аль­но­го вы­ще­ла­чи­ва­ния зо­ло­то­со­дер­жа­щих кон­цен­тра­тов, бак­те­ри­аль­ная очист­ка сточ­ных вод, уста­нов­ка для по­лу­че­ния ме­та­на из био­мас­сы (Ис­точ­ник)

С по­мо­щью мик­ро­био­ло­ги­че­ской про­мыш­лен­но­сти по­лу­ча­ют ан­ти­био­ти­ки, ами­но­кис­ло­ты, белки, гор­мо­ны, раз­лич­ные фер­мен­ты, ви­та­ми­ны и мно­гое дру­гое. Мик­ро­ор­га­низ­мы ис­поль­зу­ют и в пи­во­ва­ре­нии – солод, по­лу­ча­е­мый из зер­но­вых куль­тур, за­ме­ни­ли фер­мен­та­ми мик­ро­ор­га­низ­мов, до­бив­шись эко­но­ми­че­ской вы­го­ды, со­хра­нив ка­че­ство.

 Основные направления селекции микроорганизмов

Тра­ди­ци­он­ная се­лек­ция мик­ро­ор­га­низ­мов ос­но­ва­на на двух видах се­лек­ции.

1. Отбор.

2. Ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез.

Любые му­та­ции про­яв­ля­ют­ся уже в пер­вом по­ко­ле­нии, геном бак­те­рий га­п­ло­ид­ный. Очень вы­со­кая ин­тен­сив­ность раз­мно­же­ния дает воз­мож­ность найти по­лез­ную му­та­цию по ин­те­ре­су­ю­ще­му ис­сле­до­ва­те­ля гену. В ре­зуль­та­те ис­кус­ствен­но­го му­та­ге­не­за и от­бо­ра была по­вы­ше­на про­дук­тив­ность штам­мов гриба пе­ни­цил­ли­на более чем в 1000 раз.

Кроме тра­ди­ци­он­ных ме­то­дов, ис­поль­зу­ет­ся метод, ис­поль­зу­е­мый в науке био­тех­но­ло­гии. Био­тех­но­ло­гия – ис­поль­зо­ва­ние живых ор­га­низ­мов и их био­ло­ги­че­ских про­цес­сов в про­из­вод­стве необ­хо­ди­мых че­ло­ве­ку ве­ществ. Объ­ек­та­ми био­тех­но­ло­гии яв­ля­ют­ся бак­те­рии, грибы, клет­ки рас­ти­тель­ных и жи­вот­ных тка­ней. Их вы­ра­щи­ва­ют на пи­та­тель­ных сре­дах в спе­ци­аль­ных био­ре­ак­то­рах. Одним из ме­то­дов био­тех­но­ло­гии яв­ля­ет­ся ген­ная ин­же­не­рия – со­во­куп­но­сть­при­е­мов, ме­то­дов и тех­но­ло­гий по­лу­че­ния ре­ком­би­нант­ных РНК и ДНК, вы­де­ле­ния генов из ор­га­низ­ма (кле­ток), осу­ществ­ле­ния ма­ни­пу­ля­ций с ге­на­ми и вве­де­ния их в дру­гие ор­га­низ­мы. Дан­ный метод осу­ществ­ля­ет­ся путем вы­ре­за­ния у од­но­го ор­га­низ­ма спе­ци­аль­ны­ми «ге­не­ти­че­ски­ми нож­ни­ца­ми», фер­мен­тов – ре­стрик­таз, ин­те­ре­су­ю­щий че­ло­ве­ка ген, далее этот ген под­ши­ва­ет­ся к спе­ци­аль­но­му век­то­ру – плаз­ми­да – с по­мо­щью дру­гой груп­пы фер­мен­тов – лигаз, и эта из­ме­нен­ная плаз­ми­да внед­ря­ет­ся в геном дру­го­го ор­га­низ­ма, ко­то­рый и ин­те­ре­су­ет се­лек­ци­о­не­ров (Рис. 2).

Рис. 2. Ген­ная ин­же­не­рия (Ис­точ­ник)

Ор­га­низм тем самым при­об­ре­та­ет новые, не свой­ствен­ные ему при­зна­ки. С по­мо­щью ген­ной ин­же­не­рии уче­ные на­учи­ли бак­те­рии син­те­зи­ро­вать ин­тер­фе­рон – ле­кар­ство, ко­то­рое за­щи­ща­ет нас от ви­рус­ных за­бо­ле­ва­ний, син­те­зи­ро­вать гор­мон роста со­ма­то­тро­пин, син­те­зи­ро­вать очень важ­ное ле­кар­ство – ин­су­лин (Рис. 3). За­во­дом по про­из­вод­ству необ­хо­ди­мых ле­карств яв­ля­ет­ся ки­шеч­ная па­лоч­ка –кро­хот­ная бак­те­рия, жи­ву­щая в ки­шеч­ни­ке че­ло­ве­ка.

Рис. 3. Мо­дель мо­ле­ку­лы ин­тер­фе­ро­на; мо­дель мо­ле­ку­лы ин­су­ли­на; мо­дель мо­ле­ку­лы со­ма­то­троп­но­го гор­мо­на (Ис­точ­ник)

 Заключение

Се­лек­ция мик­ро­ор­га­низ­мов для че­ло­ве­че­ства не менее важна, чем се­лек­ция рас­те­ний и се­лек­ция жи­вот­ных. Дру­гие ме­то­ды био­тех­но­ло­гии мы рас­смот­рим в даль­ней­шем.

 источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/osnovy-genetiki-i-selekcii/osnovnye-napravleniya-selektsii-mikroorganizmov 

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/osnovy-genetiki-i-selekcii/osobennosti-celektsii-rasteniy?seconds=0&chapter_id=95

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=yYWhBdWLk7U

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=BJxN6W536hM

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=9eubmuBzJis

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=-pNLMY6W9D0

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=a9--JbsCfUk

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=fMQOePoDAj8

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=2KkpV4wePps

источник презентации - http://prezentacii.com/biologiya/7381-metody-selekcii-zhivotnyh-i-mikroorganizmov.html

источник презентации - http://pwpt.ru/download/advert/99a843fcbdc16fb4834907d573e5c2b1/

источник презенатции - http://prezentacii.com/biologiya/11503-selekciya-zhivotnyh-9-klass.html

Файлы