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