Методы выведения новых сортов, пород и штаммов
Ключевые слова: сорт, порода, штамм, . Раздел ЕГЭ: 3.8. Селекция, … Методы выведения новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Значение генетики для селекции. Биологические основы выращивания культурных растений и домашних животных
Сорт, порода, штамм
Учёные-селекционеры работают с сортами растений, породами животных и штаммами микроорганизмов. Сорт, порода, штамм — популяция организмов, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями.
Сорт (от лат. sortis — разновидность) — группа созданных в результате селекции сельскохозяйственных растений одного вида (например, яблоня домашняя), обладающих передающимися по наследству хозяйственно ценными признаками. Различают местные и селекционные сорта культурных растений. Местные сорта получают в результате стихийного (бессознательного) отбора в процессе выращивания той или иной культуры. Селекционные сорта создаются в научно-исследовательских учреждениях с использованием методов комбинационной селекции.
Сорта яблони домашней: 1 — Папировка; 2 — Антоновка обыкновенная; 3 — Анис; 4 — Ранетка пурпуровая
Порода — группа созданных в результате селекции сельскохозяйственных животных одного вида (например, овца домашняя), обладающих передающимися по наследству хозяйственно ценными признаками. Различают примитивные и заводские породы домашних животных. Примитивные породы хорошо приспособлены к местным условиям, выносливы и отличаются невысокими, но стабильными наследственными признаками. Заводские породы разводят в специальных племенных хозяйствах. Они обладают особо ценными качествами, хорошей родословной, высокой продуктивностью и используются для выведения элитных животных — «улучшателей породы».
Штамм (от нем. stamm — основа, племя) — чистая культура микроорганизмов, выделенная из определённого источника или полученная в результате мутаций. Разные штаммы одного и того же микроорганизма могут отличаться друг от друга по ряду свойств, в том числе и хозяйственно ценных. Штаммы микроорганизмов используют в биотехнологии для микробиологического синтеза белков.
Селекция растений
Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н.И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений. Подробнее об этих достижениях читайте в конспекте «Селекция: её задачи и значение. Вклад Н.И.Вавилова в развитие селекции».
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
Гомологичные ряды изменчивости по форме колосьев у мягкой (А) и твёрдой (Б) пшеницы и ячменя (В). Во всех случаях есть остистые, короткоостистые, вздутые и безостые формы
Учение о центрах происхождения культурных растений. Каждая сельскохозяйственная культура лучше развивается в тех условиях, которые в большей степени соответствуют экологическим условиям той местности, откуда произошло это растение. Н.И. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений:
|
Центры происхождения |
Местоположение |
Культурные растения |
| 1. Южноазиатский тропический | Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай | Рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажан и др. (50% культурных растений) |
| 2. Восточноазиатский | Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань | Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20 % культурных растений) |
| 1 Юго-Западноазиатский | Малая и Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия | Пшеница, рожь, бобовые культуры, лён, конопля, репа, морковь, виноград, чеснок, груша, абрикос и др. (14% культурных растений) |
| 4. Средиземноморский | Страны по берегам Средиземного моря | Капуста, сахарная свёкла, маслины, кормовые травы (11% культурных растений) |
| 5. Абиссинский | Абиссинское нагорье Африки | Твёрдая пшеница, ячмень, сорго, кофейное дерево, банан |
| 6. Центральноамериканский | Южная Мексика | Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник |
| 7. Южноамериканский | Западное побережье Южной Америки | Картофель, ананас, хинное дерево, кокаиновый куст |
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т.д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.
Селекция животных
Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией). Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным — птицам и млекопитающим
|
Вид |
Дикий предок | Первичный центр одомашнивания |
Время одомашнивания, тыс. лет назад |
| Собака | Волк | Европа, Передняя Азия, Северная Азия (Сибирь), Восточная Азия | 15-10 |
| Овца | Азиатский муфлон | Передняя Азия | 10-9 |
| Коза | Безоаровый козёл | Передняя Азия | 10-9 |
| Свинья | Дикий кабан | Передняя Азия | 9-8 |
| Корова | Тур | Малая Азия, Европа, Северная Африка | 8-6 |
| Буйвол | Индийский дикий буйвол | Южная и Юго-Восточная Азия | 7,5-5 |
| Осёл | Кулан | Передняя Азия, Северо-Восточная Африка | 6-5 |
| Лошадь | Тарпан | Евразия | 6-5 |
| Куры | Банкивские и красные куры | Южная и Юго-Восточная Азия | 6-5 |
| Кошка | Дикая кошка | Северная Африка (Египет), Ближний и Средний Восток | 5,5-5 |
| Тутовый шелкопряд | Дикий тутовый шелкопряд | Южная и Юго-Восточная Азия | 5,5-5 |
| Пчёлы | Дикие пчёлы | Центральная Африка, Южная Азия | 5 |
| Гусь | Серый гусь | Европа, Северо-Восточная Африка, Азия | 5-4 |
| Утка | Кряква | Европа, Азия | 4-3 |
| Северный олень | Дикий северный олень | Саяны — Алтай | 3 |
| Кролик | Дикий кролик | Европа | 3 |
| Индюк | Дикий индюк | Мексика | 2 |
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание), отдалённая (межвидовая) гибридизация.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков.
Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности, М.Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов, но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула — гибрида кобылы с ослом, бестера — гибрида между белугой и стерлядью, продуктивного гибрида между карпом и карасём, гибриды крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённые гибриды свиней и т.д.
Селекция микроорганизмов
К микроорганизмам относятся: прокариоты — бактерии, архебактерии и цианобактерии; эукариоты — грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.
Значение генетики для селекции
Сочетание испытанных методов и новых генетических технологий позволяет быстрее получить искомый признак для сортов растений и пород животных. Возможность выделить не только желаемый признак, но и добавить другие, чтобы сорт или порода добавили несколько «новых бонусов».
Методы генетики используются в создании новых штаммов микроорганизмов, производящих необходимые человеку вещества. Генная инженерия способна вводить гены в клетки растений, которые отвечают за цвет плода, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, вредителям и болезням, с повышенной засухоустойчивостью и другими признаками. В результате получают генно-модифицированные продукты. Клонирование позволяет массово производить нужные сорта растений, а также получать животных с идентичными признаками.
Биологические основы выращивания
культурных растений и домашних животных
Высокопродуктивный сорт, созданный в результате усилий селекционной работы, нуждается в подходящих условиях внешней среды. Учитывая, что у каждого растения свои потребности, при выращивании следует обращать внимание на эти нюансы. Без подобного подхода получить урожай проблематично. Поэтому при выращивании учитывают:
- уровень освещения, необходимый в процессах фотосинтеза;
- достаточное количество влаги в почве (оросительные системы, капельный полив);
- умеренное внесение удобрений, обращая внимание на цикл развития с/х культуры;
- смену «мета жительства» или многопольные севообороты, чтобы в почве не накапливались вредители и болезни, которые «нападают» на конкретную культуру;
- необходимость борьбы с вредителями и болезнями, используя биологические методы и «тяжелую артиллерию» в виде пестицидов (примечание: в некоторых странах применение пестицидов запрещено; превышение норм пестицидов в растениях может приводить к отравлению организма человека; появились новые растения, которые не реагируют на пестициды)
Сельскохозяйственным животным также требуются конкретные условия содержания. Важно соблюдать следующие факторы:
- температурный режим, освещенность, влажность при выращивании в замкнутом пространстве;
- поддержание санитарного состояния в помещении для содержания;
- создание условий для выгула;
- необходимость чистки животных;
- наличие свежего и сухого подстилочного материала;
- введение в рацион кормов высокого качества.
Животные способны к модификационной изменчивости, которая происходит под влиянием факторов внешней среды. При неправильном содержании и кормлении качественных пород, их полезные признаки будут сведены к минимуму (продуктивность, жирность и количество молока, яйценоскость, набор массы тела и другие признаки породы).
Это конспект по биологии для 10-11 классов по теме «Методы выведения новых сортов, пород и штаммов». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии