"Методы селекции животных и микроорганизмов"

Селекция растений,

Животных и микроорганизмов

Человеку пришлось не только защищаться от диких зверей, устраивать убежища, но и обеспечивать себя пищей. Поиск съедобных растений и охота - не очень надежные источники пищи, и голод был постоянным спутником первобытных людей

Естественный отбор привели человека для создания искусственной среды обитания, уменьшающей его зависимость от природных условий.

При этом одним из крупнейших достижений стало создание постоянного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений

Выведение разнообразных пород животных и сортов растений стало возможным благодаря существованию у диких видов комбинативной наследственной изменчивости, а также искусственному отбору.

Животные и растения , выведенные человеком резко отличаются от своих диких предков по целому ряду качеств

У культурных форм сильно развиты отдельные признаки, ненужные или вредные для существования в естественных условиях но полезные для человека

Орловская порода кур может нести 300 и более яиц в год и в естественных условиях лишена биологического смысла, так как такое количество яиц не сможет их насиживать

Размеры и продуктивность культурных растений выше, чем у родственных диких видов, но вместе с тем они лишены средств защиты от неблагоприятных условий окружающей среды

для более полного удовлетворения пищевых и технических потребностей человека создаются все новые сорта растений и породы животных с заранее заданными свойствами

Центры многообразия и происхождения культурных растений

Никола́й Ива́нович Вави́лов — русский учёный-генетик, ботаник, селекционер, академик.

Организатор и участник ботанико-агрономических экспедиций,

Создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений.

Собрал крупнейшую в мире коллекцию семян культурных растений.

Заложил основы государственных испытаний сортов полевых культур.

Успех селекции зависит от генетического разнообразия исходной группы растений или животных

Н.И.вавилов организовал многочисленные экспедиции по всему миру и собрал огромный семенной материал, который в дальнейшем использовали для селекционной работы

Н.И.Вавилов сделал важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции: он выделил 7 центров происхождения культурных растений, из которых они расселились по всему миру

• южно-азиатский тропический центр-родина 50% культурных растений
• Восточноазиатский-20% культурных растений
• Юго-Западноазиатский-14% (пшеница, рожь, лен, морковь и др.)
• Средиземноморский-11%(капуста, чечевица, свекла)
• Абиссинский - ячмень, банан, кофе
• Центральноамериканский - кукуруза, хлопок, тыква, табак
• Южноамериканский - картофель, ананас

История вавиловской коллекции

Коллекция початков кукурузы в кабинете Николая Вавилова в Всероссийском институте растениеводства.

Коллекция хранилась во Всесоюзном институте растениеводства в Ленинграде. Во время блокады города, сотрудники сумели сохранить всю коллекцию до последнего зернышка

Был Арестован по ложному обвинению в 1940 году, в 1941 году осуждён и приговорён к расстрелу, который был заменён 20-летним сроком заключения. В 1943 году умер в тюрьме от истощения в саратовской тюрьме. В 1955 году посмертно реабилитирован.

Методы селекции растений и животных

Задача селекции - создание высокопродуктивных пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов, наилучшим образом удовлетворяющих пищевые, эстетические и технические потребности человека

Породой или сортом( чистая линия) называют искусственно созданную человеком популяцию организмов, которая имеет специфический генофонд, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками,

Каждой породе или сорту свойственна определенная норма реакции. Куры породы леггорн, отличаются высокой яйценоскостью. При улучшении условий содержания, яйценоскость повышается, а масса не меняется.

Фенотип проявляется лишь при определенных условиях, поэтому для каждого района необходимо иметь свои сорта и породы

Цель с/х производства максимальное производство продукции при минимальных затратах.

В связи с нехваткой продуктов питания в некоторых регионах можно решить с помощью современных методов селекции

Основные методы селекции растений

Гибридизация

Отбор

Аутбридинг (неродственное скрещивание )

Естественный отбор

Искусственный отбор

Инбридинг (близкородственное скрещивание )

Массовый отбор

Индивидуальный отбор

Чистая линия – потомство одной гомозиготной самоопыленной особи

Перекрестноопыляемые растения (рожь, кукуруза, подсолнечник)

Самоопыляемые растения (пшеница, ячмень, горох)

Отбор – индивидуальный по фенотипу, для этого изучают

1) Экстерьер – совокупность наружных форм животных, их телосложение;

2)Продуктивность родителей предшествующих поколений – учитывают родословные в племенных хозяйствах по племенным книгам

Для внесения в генофонд создаваемого сорта применяют гибридизацию с последующим отбором

Сорт пшеницы имеет слабый стебель – но устойчив, к ржавчине

Сорт пшеницы имеет прочный стебель –устойчив к полеганию, но поражается ржавчиной

При скрещивании у потомства обнаруживаются различные комбинации, у части растений сочетаются признаки устойчивости к полеганию и к ржавчине. Такие гибриды отбирают и используют для посева

В животноводстве из-за малого числа потомков широко используется индивидуальный отбор с тщательным учетом хозяйственно-полезных признаков

Пьетрен

Этих свиней получили и сложным заводским скрещиванием беркширской, крупной белой и ряда других пород. Для закрепления ценных мясных качеств использовалось близкородственное скрещивание.

Неродственное скрещивание между породами или видами ( получить несколько полезных признаков) Такое скрещивание приводит к улучшению свойств породы

Близкородственное скрещивание для перевода большинства генов в гомозиготное состояние

Инбридинг (близкородственное скрещивание )

Аутбридинг (неродственное скрещивание )

Близкородственное (инбридинг) – для получения чистых линий, закрепления хозяйственно-ценных признаков. Но может привести к депрессии – ослаблению животных.

Гибридизация:

Неродственная внутривидовая

(аутобридинг) – между особями разных пород

Архар – горный баран

Архаромеринос – горный баран

Тонкорунная овца - меринос

Неродственная межвидовая отдаленная

(аутобридинг)

кобылица

мул

осел

гибриды бесплодны, но хорошо выражен гетерозис

При скрещивании разных пород животных и при межвидовых скрещиваниях гибриды первого поколения отличаются повышенной жизнеспособностью и мощным развитием -Гетерозис или гибридная сила

Одно из выдающихся достижений современной селекции - разработка способов преодоления бесплодия межвидовых гибридов

Ослица + жеребец = лошак

Одногорбый верблюд + двугорбый = верблюд с сросшимися горбами (нар –плодовит)

Впервые это удалось осуществить советскому генетику Г.Д.Карпеенко при скрещивании редьки и капусты

Стручки состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая редьки

Это растение не было похоже ни на редьку ни на капусту.

В последнее время проводят:

Искусственное осеменение – введение в половые пути самки спермы высокопродуктивных самцов;

Полиэмбрионию – образование нескольких зародышей из одной зиготы ценных пород крс с последующим их введением для вынашивания в матку беспородных животных ;

Клеточное клонирование – гаплоидные ядра яйцеклеток ценных племенных животных замещаются диплоидными из соматических клеток. Такие зиготы имплантируются в матку животных- воспитательниц

Нередко в растениеводстве получают полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью

ПОЛИПЛОИДИЯ, увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации .

У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена

Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином . Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.

Для каких целей используют микроорганизмы?

• Синтез пищевых добавок и питательных веществ;
• Синтез бав – ферментов, витаминов;
• Производство лекарств – антибиотиков;

• Производство кормов для животных

Почему используют микроорганизмы?

• Имеют микроскопические размеры;
• Характерна большая скорость размножения и роста;
• При неблагоприятных условиях переходят в анабиоз (спорообразование);
• Содержат небольшое число генов

8. Отдаленная гибридизация

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 2n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др.

4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса

Объясняют эффект гетерозиса две гипотезы:

Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса

AAbbCCdd x aaBBccDD

AaBbCcDd

АА х аа

Аа

Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование)

6. Перекрестное опыление самоопылителей

Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов

Например, при создании новых сортов пшеницы поступают следующим образом:

• У цветков растений одного сорта удаляются пыльники
• Растения двух сортов накрываются общим изолятором
• Рядом в сосуде с водой ставятся растения другого сорта
• В результате получают гибридные семена

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов