СГБОУ ПО

«Севастопольский медицинский колледж

имени Жени Дерюгиной»

Основы селекции растений

Смирнова З. М .

Основы селекции

Селекция – наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека.

Сорт, порода и штамм – совокупность особей, искусственно созданная человеком.

Теоретической основой селекции является генетика.

Методы селекции

Основные (традиционные) методы селекции – гибридизация и отбор.

Современные генетико-селекционные методы:

• отдаленная и внутривидовая гибридизация,
• экспериментальный (индуцированный) мутагенез,
• полиплоидия,
• гетерозис,
• клеточная и генная инженерия (биотехнология) и т.д.

Селекционный процесс включает в себя поиск исходного материала и выделения образцов с наибольшей выраженностью признака.

Н. И. Вавилов (1887-1943) – выдающийся

советский генетик и селекционер

Академик Н. И. Вавилов указывал, что для успешной

работы по созданию сортов и пород следует изучать и учитывать исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных, их генетическое разнообразие.

Н. И. Вавилов, руководитель Всесоюзного Института Растениеводства, с 1920-го по 1940-ой участвовал в многочисленных экспедициях, направленных для изучение растительного мира в Средиземноморье, Средней Азии и др. Анализируя собранный материал, Н. И. Вавилов заметил,

что в некоторых районах наблюдается большое разнообразие сортов определенных видов культурных растений, а в других районах такого разнообразия нет.

Он предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения и одомашнивания.

Е в р а з и я

(по Н.И. Вавилову)

Северная

Америка

Африка

Южная

Америка

• Индонезийско-индокитайский

(южноазиатский)

2. Китайско-японский (восточноазиатский)

4. Средиземноморский

5. Африканский

6. Южноамериканский

7. Центральноамериканский

Центры происхождения культурных растений

(по Н.И. Вавилову)

• Индонезийско-индокитайский (южноазиатский) центр

Сахарный

тростник

Цитрусовые

Сахарная пальма

Центры происхождения культурных растений

(по Н.И. Вавилову)

2. Китайско-японский (восточноазиатский) центр

Редька

Просо

Центры происхождения культурных растений

(по Н. Вавилову)

3. Переднеазиатский (юго-западный)

центр

Пшеница

Рожь

Ячмень

Дыня

Чечевица

Центры происхождения культурных растени

(по Н. Вавилову)

4. Средиземноморский центр

Репа

Брюква

Центры происхождения культурных растений

(по Н. Вавилову)

5. Африканский (Абиссинский) центр

Кофейное дерево

Сорго

Твердые сорта пшеницы

Центры происхождения культурных растений

(по Н. Вавилову)

6. Южноамериканский (Андийский) центр

Арахис

Какао

Центры происхождения культурных растений

(по Н.И. Вавилову)

7. Центральноамериканский (Южная Мексика и часть стран Центральной Америки )

Длинноволокнистый хлопчатник

Центры происхождения культурных растений

(по Н. И. Вавилову).

Совпадают с древними очагами мирового земледелия

Название центра

Культурные растения растения

1. Индонезийско-индокитайский (южноазиатский)

2. Китайско-японский

Сахарная пальма, сахарный тростник, огурцы, баклажан.

(восточноазиатский)

Рис, просо, соя, шелковица, слива, вишня, чай.

3. Переднеазиатский (юго-западный)

4. Средиземноморский

Пшеница, рожь, ячмень, овес, чечевица.

Морковь, лен, миндаль, виноград.

Оливковое дерево, капуста, брюква, свекла.

5. Африканский

Бананы, арбуз, кофе, твердые сорта пшеницы.

6. Южноамериканский

Фасоль, томат, арахис, ананас, картофель, хинное дерево.

7.Центрально-американский

Кукуруза, фасоль, тыква, табак, какао, красный перец, длинноволокнистый хлопчатник

Закон гомологических рядов

наследственной изменчивости (закон Вавилова)

Большое значение для целенаправленного поиска исходных форм имеет установленный Н. И. Вавиловым закон гомологических рядов наследственной изменчивости.

Сущность закона сводится к тому, что виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов.

Закон гомологических рядов

наследственной изменчивости

Закон гомологических рядов имеет большое практическое значение, т.к. позволяет предвидеть возможность получения путем селекции хозяйственно ценных качеств, отсутствующих у данного вида, но свойственных родственным видам или родам.

Так, например, Вавилов предсказал существование одной из форм ржи, которая впоследствии была обнаружена в центре происхождения этой культуры.

Колосья с остью или без, у пшеницы, ячменя и др.

Закон гомологических рядов

наследственной изменчивости

На примере семейства злаковых Н. И. Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других за исключением овса и пырея.

Пшеница

Просо

Ячмень

Селекция растений

Методы

Выбор исходного материала (желательно из центров происхождения)

Отбор

Гибридизация

Массовый

Индивидуальный

Инбридинг

(получение

чистых

линий)

Межлинейная гибридизация

(гетерозис)

Отдаленная гибридизация

(редька х капуста)

Методы селекции растений - отбор

Искусственный отбор – основа селекционного процесса.

Отбор может быть массовым и индивидуальным.

1. Массовый отбор представляет собой выделение ряда экземпляров по внешним признакам (по фенотипу) без проверки их генотипа. Отбор повторяют в нескольких поколениях, пока интересующий признак достигнет выраженности. Такой сорт генетически неоднороден, отбор время от времени повторяют.

Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник).

2. Индивидуальный отбор (по генотипу) оценивают потомство каждого отдельно взятого растения в ряду нескольких поколений.

для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха).

Инбридинг (получение чистых линий)

Инбридинг у растений – это принудительное самоопыление перекрестноопыляемых растений.

Проводят 6-7 лет –переводят гены в гомозиготное состояние (АА; аа).

Инбридинг приводит к «депрессии», поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние:

P Аа х Аа

F 1 АА 2Аа аа

Потомство одной самоопыляемой особи называется чистой линией (АА, аа).

Межлинейная гибридизация

В селекции растений часто применяют межлинейную гибридизацию – перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями (т.е. чистыми линиями).

При этом возникает эффект гетерозиса, или гибридной мощи, т.е. гибриды F 1 по ряду признаков часто превосходят исходные родительские формы. Отмечается повышенная жизнеспособность F 1 .

Эффект гетерозиса объясняется переводом рецессивных генов в гетерозиготное состояние, в котором они не оказывают отрицательного влияния на жизнеспособность

организма.

Эффект гетерозиса в последующих поколениях

снижается при половом размножении и сохраняется

при вегетативном.

АА х аа

Полиплоидия и индуцированный мутагенез

Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом относительно гаплоидного набора. Полиплоиды отличаются повышенной продуктивностью. Многие культурные растения являются полиплоидами.

Для получения полиплоидов воздействуют на половые клетки растений мутагенами, разрушающими веретено деления (например колхицин) при этом образуются три- , тетраплоидные и т.д. формы

Полиплоидия и индуцированный мутагенез

Культурная кукуруза

Растение теосинте –

потомок дикого предка кукурузы

Полиплоидия и индуцированный мутагенез

Дикорастущий банан

3n стерильный культиген

Отдаленная гибридизация

Отдаленная гибридизация

Позволяет в одном организме совместить признаки разных родов и видов. Гибриды F 1 обычно бесплодны . Советский ученный Г. Карпеченко разработал способ преодоления бесплодия:

Фертильный аллополиплоид

Стерильный гибрид

Г. Д. Карпеченко

(1899 – 1941)

Капустно-редечный гибрид

18 + 18

9 + 9

2n = 18

2n = 18

• Удвоил число хромосом гибрида F 1 , т.е. гаметы растений были диплоидны

2n ( 18 ) х 2n ( 18 ) = 4n (36) – капустно-редечный гибрид, состоял из диплоидных наборов редьки и капусты;

• Это обеспечило нормальное протекание мейоза;
• Гаметы, которые при этом образовывались, несли по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18)
• Зигота после оплодотворения вновь несла 36 хромосом (18редичных и 18 капустных)

Межвидовые гибриды

Таким способом были получен пшенично-ржаной гибриды (тритикале)

Тритикале (лат. Triticosecale, от Triticum – пшеница и Secale – рожь)

– амфидиплоид ржи и пшеницы. Создан в конце XIX века.

Межвидовые гибриды

При скрещивании тёрна (Prunus spinosa) (2n=32) с алычой (Prunus divaricata) (2n=16) было получено растение, идентичное сливе домашней. Это растение, как и слива домашняя, имело 2n=48 хромосом. Вероятно, дикая слива в ходе эволюции получилась именно таким путём.

Алыча

Терн

полиплоидия

слива

Отдаленная гибридизация

Первым в России методы отдаленной гибридизации применил И. В. Мичурин, который вывел этим способом более 100 новых сортов.

Метод ментора

Мичурин широко применял разработанный им метод ментора.

Для воспитания в гибридном сеянце желательных качеств сеянец прививается к растению, обладающему этими качествами. Дальнейшее развитие гибрида идет под влиянием веществ, вырабатываемых растением-воспитателем (ментором);

у гибрида усиливаются искомые качества.

И. В. Мичурин

Отдаленная гибридизация

В процессе работы И.В. Мичурин разработал целый ряд приемов для преодоления не скрещиваемости отдаленных форм. Во многих случаях Мичурин производил предварительное вегетативное сближение скрещиваемых растений, прививая сеянцы в крону взрослого дерева другого вида.

Бельфлер – китайка Получена от скрещивания китайской яблони (слева внизу) и Бельфлера желтого американского (слева вверху)

Отдаленная гибридизация

Груша Бере зимняя Мичурина

Получена от скрещивания Уссурийской дикой груши

(слева вверху) и груши Бере рояль

Результаты селекционной работы.

Сорта капусты

Савойская

Белокочанная

Краснокочанная

Кольраби

Капуста дикорастущая

Цветная

Пекинская

Брокколи

Брюссельская

Сорта яблок

Гала

Ройал

Гала Маст

Лобо

Чемпион

Лиголь

Альва

Голден Делишес

Глостер

Идаред

Министерство образования и науки Республики Казахстан Южно-Казахстанский государственный университет имени М.Ауезова Факультет: ФК Кафедра: Т и МПБ Тема: Генетические основы селекции Выполнила: Тодорова Е. Шымкент 2013 Определение термина

Селе́кция (лат. selectio - выбирать) - наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных .

1 История

1.1 Селекция и генетика

2 Общие сведения

3 Селекция растений

4 Селекция животных

4.1 Особенности

4.2 Одомашнивание

4.3 Отбор и типы скрещивания

4.4 Достижения российских и белорусских селекционеров-животноводов

5 Литература

История

• Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор , когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI-XVII веков отбор происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.
• Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.
• Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы , которые уже существуют в популяции . Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию , скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно.

Селекция и генетика

• В связи с развитием генетики , селекция получила новый импульс к развитию. Генная инженерия позволяет подвергать организмы целенаправленной модификации. Окончательно производится уже отбор лучших, но среди искусственно созданных генотипов .
• Теоретической основой селекции является генетика , так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций , предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов . В результате применения знаний по генетике удалось создать более 10000 сортов пшеницы на основе нескольких, выделяющих пищевые белки, лекарственные вещества, витамины и т. п.
• К задачам современной селекции относится создание новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Селекция растений

• Основные методы селекции вообще и селекции растений в частности - отбор и гибридизация . Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. Если же желательно получение чистой линии - то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками.
• Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов. Основная причина этого - переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливаются неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны, и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследственное изменение.

Селекция животных

• Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений.
• Однако селекция животных имеет некоторые особенности: для них характерно только половое размножение; в основном очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет); количество особей в потомстве невелико.
• Поэтому в селекционной работе с животными важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, или экстерьера, характерного для той или иной породы.

Одомашнивание

• Одним из важнейших достижений человека на заре его становления и развития (10-12 тыс. лет назад) было создание постоянного и достаточно надежного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. У домашних животных весьма развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные для их существования в естественных условиях, но полезные для человека.
• Одомашнивание привело к ослаблению действия стабилизирующего отбора, что резко повысило уровень изменчивости и расширило его спектр.

Отбор и типы скрещивания

Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером.

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг и инбридинг.

Аутбридинг, или неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных, при дальнейшем строгом отборе приводит к поддержанию полезных качеств и к усилению их в ряду следующих поколений.

При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство. Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков.

У домашних животных, как и у растений, наблюдается явление гетерозиса: при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности. Классическим примером проявления гетерозиса является мул - гибрид кобылы и осла .

Скрещивание в селекции растений

• Анализирующее скрещивание - возвратное скрещивание гибридов первого поколения с рецессивной гомозиготной родительской формой.
• Беккросс - скрещивание гибридов F1 с одной или обеими родительскими формами.
• Внутривидовое скрещивание - скрещивание организмов, относящихся к одному и тому же виду .
• Диаллельное скрещивание - скрещивание, при котором испытываемые линии или сорта скрещиваются во всех возможных комбинациях.
• Инконгруентное скрещивание (трудноудающееся) - отдалённые скрещивания между организмами, имеющими несоответствующие наборы хромосом или разное их число. Могут быть межвидовыми или межродовыми.
• Конгруентное скрещивание - скрещивание организмов с совместимыми наборами хромосом.
• Насыщающее скрещивание - многократное возвратное скрещивание гибридов или форм с одной из исходных родительских форм.
• Ступенчатое скрещивание - скрещивание, при котором последовательно используется несколько родительских форм.
• Простые скрещивания - скрещивания, при которых разные родительские формы участвуют только в одной комбинации.
• Реципрокные скрещивания (взаимные скрещивания) - скрещивания между двумя формами , когда каждая из них в одном случае используется в качестве материнской, а в другом - в качестве отцовской (А × В и В × А).
• Топкроссы - скрещивания, когда ряд исходных сортов скрещивают с определённым набором других сортов

Литература

• Регель Р. Э. Научные основы селекции в связи с предусматриванием константности форм по морфологическим признакам // Тр. 1-го съезда деятелей по селекции сельскохозяйственных растений. Харьков, 1911. Вып. 4. С. 1-83.
• Регель Р. Э. Селекция с научной точки зрения // Тр. Бюро по прикл. ботанике. 1912. T. 5. № 11. C. 425-623.
• Фрувирт К. Селекция кукурузы, кормовой свеклы и других корнеплодов, масличных растений и кормовых злаков. Приложение 9-е к Трудам по прикладной ботанике, 1914
• Фрувирт К. Селекция картофеля, земляной груши, льна, конопли, табака, хмеля, гречихи и бобовых растений. Приложение 11-е к Трудам по прикладной ботанике, 1914

Бактерии

Бактерия – это отдельный организм, который состоит из одной клетки и размножается с помощью деления. Чем благоприятней среда обитания, тем скорее она делится. Живут эти микроорганизмы во всех живых существах, а также в воде, продуктах питания, в трухлявых деревьях, в растениях.

Актиномицеты - бактерии, которые вызывают знакомый запах дождя.

Вопреки тому, что сладкое портит зубы, шоколад имеет антибактериальное действие и на самом деле помогает предотвратить кариес.

Вода в кране имеет срок годности 6 месяцев, потому что после этого хлор начинает рассеиваться и количество бактерий размножается.

Некоторые виды бактерий также есть и в лаке для волос.

Долларовые банкноты имеют в среднем приблизительно 3,000 различных типов бактерий.

В 2007 году ученые возродили 8 млн. летних бактерий из антарктического льда.

Каждые 20 минут новые бактерии вырастают на мочалке для посуды.

В офисах где работает больше мужчин чем женщин, в среднем и больше бактерий.

Существует разновидность бактерий, которые так устойчивы к радиации, что ученые называют их « Конан Бактерия».

В организме новорожденного ребенка совершенно нет никаких бактерий.

Бактерии обитают повсюду в воде или в иле горячих источников при температуре до 93 градусов Цельсия; в воде или в иле горячих источников при температуре до 93 градусов Цельсия; в роли разрушителей в каждой экосистеме; в роли разрушителей в каждой экосистеме; в кисломолочных продуктах и т.д. в кисломолочных продуктах и т.д.

Бактерии в организме человека В ротовой полости – основная масса бактерий в зубном налете (в 1г – примерно 250млн.) В ротовой полости – основная масса бактерий в зубном налете (в 1г – примерно 250млн.) Это стрептококки, лактобациллы, коринебактерии, актиномицеты и др. Это стрептококки, лактобациллы, коринебактерии, актиномицеты и др.

В пищеварительном тракте (толстый кишечник) – симбиотические бактерии – бифидобактерии, лактобактерии и др. В пищеварительном тракте (толстый кишечник) – симбиотические бактерии – бифидобактерии, лактобактерии и др. В тонком кишечнике бактерий мало, так как их убивает соляная кислота желудка

Болезнетворные бактерии Эпидемический менингит, опасный своими осложнениями, вызывается мелкими кокками из рода Neisseria Эпидемический менингит, опасный своими осложнениями, вызывается мелкими кокками из рода Neisseria Многие кокки являются возбудителями пневмонии, вызывают повреждение клапанов сердца. Многие кокки являются возбудителями пневмонии, вызывают повреждение клапанов сердца.

Болезнетворные бактерии Дифтерия (коринебактерии), туберкулез и проказа (микобактерии) и многие другие болезни вызваны развитием микроба-возбудителя в среде его обитания в клетках, тканях и органах человеческого Дифтерия (коринебактерии), туберкулез и проказа (микобактерии) и многие другие болезни вызваны развитием микроба-возбудителя в среде его обитания в клетках, тканях и органах человеческого Тяжелейшие болезни вызываются спорообразующими бактериями, среди них газовая гангрена (Gl. perfringens), столбняк (Gl. tetani), сибирская язва (Вас. anthracis) и др. Тяжелейшие болезни вызываются спорообразующими бактериями, среди них газовая гангрена (Gl. perfringens), столбняк (Gl. tetani), сибирская язва (Вас. anthracis) и др.

Возбудители особо опасных инфекций Возбудители чумы Возбудители чумы Возбудители проказы Возбудители проказы возбудители язвы возбудители язвы Костюм врача, который носили во время вспышки чумы в Марселе в 1720 г. Костюм врача, который носили во время вспышки чумы в Марселе в 1720 г.

Промежуточные хозяева болезнетворных бактерий Составляют резервуар (очаг) заболеваний, из которого часто развиваются эпидемии. Составляют резервуар (очаг) заболеваний, из которого часто развиваются эпидемии. Это многие насекомые, нематоды (черви), животные (особенно опасны грызуны), птицы и даже человек (бацилло- и вирусоносители, оставаясь здоровыми, опасны для окружающих) Это многие насекомые, нематоды (черви), животные (особенно опасны грызуны), птицы и даже человек (бацилло- и вирусоносители, оставаясь здоровыми, опасны для окружающих)

Борьба с патогенными бактериями Барьерами, препятствующими колонизации бактерий: Барьерами, препятствующими колонизации бактерий: 1) кожа защищается от поселения микробов жирными кислотами; 1) кожа защищается от поселения микробов жирными кислотами; 2) слизистая оболочка носа и глаз лизоцимом (ферментом, разрушающим клеточные стенки бактерий); 2) слизистая оболочка носа и глаз лизоцимом (ферментом, разрушающим клеточные стенки бактерий); 3) кровь фагоцитами и антителами; 3) кровь фагоцитами и антителами;

Борьба с патогенными бактериями Соблюдение правил личной гигиены Прививки и вакцины Ультрафиолетовый свет и ионизирующая радиация Антибиотики и другие лекарственные препараты Вещества-окислители (йод, хлор, перекись водорода) Термическая обработка (пастеризация, кипячение, стерилизация)

Интересные факты Во рту человека около бактерий Во рту человека около бактерий Общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет два килограмма Общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет два килограмма Человек выделяет с испражнениями свыше 17 триллионов микробов в сутки, а по весу они составляют третью часть сухих испражнений. Человек выделяет с испражнениями свыше 17 триллионов микробов в сутки, а по весу они составляют третью часть сухих испражнений.

Интересные факты Ирландские ученые обнаружили новый вид бактерий, защищающих организм человека от стресса и депрессии Ирландские ученые обнаружили новый вид бактерий, защищающих организм человека от стресса и депрессии В организме человека обитает более 500 видов микробов В организме человека обитает более 500 видов микробов Исследователи университета Браун обнаружили новый вид бактерии, способный убить ВИЧ Исследователи университета Браун обнаружили новый вид бактерии, способный убить ВИЧ

Соблюдайте правила личной гигиены: Мойте руки перед едой; Мойте руки перед едой; Умывайтесь; Умывайтесь; Чистите зубы 2-3 раза в день; Чистите зубы 2-3 раза в день; Принимайте душ ежедневно, меняя бельё; Принимайте душ ежедневно, меняя бельё; Всегда используйте индивидуальные расчёску, мочалку, зубную щетку и т.д. Всегда используйте индивидуальные расчёску, мочалку, зубную щетку и т.д. После посещения общественных мест вымойте руки с мылом. После посещения общественных мест вымойте руки с мылом.