Школа № 643
Реферат по биологии
«Методы селекции»
Ученицы 9Б класса
Жаровой Анны
Учитель Дубовик О. А.
Санкт-Петербург 2008-2009
Определение селекции, основные методы
Методы селекции растений
Методы селекции животных
История селекции
Учёные, которые внесли вклад в развитие селекции и генетики
Примеры селекции живых организмов
Список использованных источников
Определение селекции, основные методы
Селекция – это эволюция, управляемая человеком
Н. И. Вавилов
Селекция - наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов с целью увеличения их продуктивности, повышения устойчивости к болезням, вредителям, приспособления к местным условиям и другое. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных. Основными методами селекции являются отбор и гибридизация, а также мутагенез (образующий метод в селекции высших растений и микроорганизмов, который позволяет искусственно получать мутации с целью увеличения продуктивности), полиплоидия (кратное увеличение диплоидного или гаплоидного набора хромосом, вызванное мутацией), клеточная (совокупность методов конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции) и генная инженерия (наука, создающая новые комбинации генов в молекуле ДНК). Как правило, эти методы комбинируют. В зависимости от способа размножения вида применяют массовый или индивидуальный отбор. Скрещивание разных сортов растений и пород животных – основа повышения генетического разнообразия потомства
Методы селекции растений
Основные методы селекции растений в частности - отбор и гибридизация. Для перекрестно-опыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. 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 перекрестно-опыляемых 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. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают.
Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестно-опыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибридизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса (гетерозис – мощное развитие гибридов, полученных при скрещивании «чистых» линий, одна из которых гомозиготная по доминантным, другая - по рецессивным генам): гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина - объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.
В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре.
При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон гомологических рядов Н. И. Вавилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.
Методы селекции 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.
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. Поэтому в естественных условиях одомашненные формы существовать не могут.
Одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более спокойный нрав, обладали другими ценными для человека качествами), затем осознанным, или методическим. Широкое использование методического отбора направлено на формирование у животных определенных качеств, удовлетворяющих человека.
Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером. Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства. Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. По признакам предков, особенно по материнской линии, можно судить с известной вероятностью о генотипе производителей.
В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг (неродственное скрещивание) и инбридинг (близкородственное).
Аутбридинг 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.
В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.
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.
Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве и свиноводстве, так как первое поколение гибридов непосредственно используют в хозяйственных целях.
Отдаленная гибридизация домашних животных менее эффективна, чем растений. Межвидовые гибриды животных часто бывают бесплодными. Но в некоторых случаях отдаленная гибридизация сопровождается нормальным слиянием гамет, обычным мейозом и дальнейшим развитием зародыша, что позволило получить некоторые породы, сочетающие ценные признаки обоих использованных в гибридизации видов.
История селекции
Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI-XVII вв. 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 (скрещивание), скрещивая растения с желательными признаками и, в дальнейшем, отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно.
Учёные, которые внесли вклад в развитие селекции и генетики
1) Г. Мендель
Этот немецкий учёный заложил основы современной генетики, установив в 1865 году принцип дискретности (прерывности), наследовании признаков и свойств организмов. Также он доказал метод скрещивания (на примере гороха) и обосновал три закона, названных позже его именем.
PAGE_BREAK--
2) Т. Х. Морган
В начале двадцатого века этот американский биолог обосновал хромосомную теорию наследственности, согласно которой наследственные признаки определяются хромосомами - органоидами ядра всех клеток организма. Ученый доказал, что гены расположены среди хромосом линейно и что гены одной хромосомы сцеплены между собой.
3) Ч. Дарвин
Этот учёный, основатель теории происхождения человека от обезьяны, провёл большое количество опытов по гибридизации, в ряде которых и была установлена теория о происхождении человека.
4) Т. Фэрчайлд
Впервые в 1717 году получил искусственные гибриды. Это были гибриды гвоздик, получившиеся в результате скрещивания двух различных родительских форм
5) И. И. Герасимов
В 1892 году русский ботаник Герасимов исследовал влияние температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры и обнаружил удивительное явление - изменение числа ядер в клетке. После воздействия низкой температурой или снотворным, он наблюдал появление клеток без ядер, а также с двумя ядрами. Первые вскоре погибали, а клетки с двумя ядрами успешно делились. При подсчете хромосом оказалось, что их вдвое больше, чем в обычных клетках. Так было открыто наследственное изменение, связанное с мутацией генотипа, т.е. всего набора хромосом в клетке. Оно получило название полиплоидии, а организмы с увеличенным числом хромосом – полиплоидов.
5) М. Ф. Иванов
Выдающуюся роль в селекции животных сыграли достижения известного советского селекционера Иванова, разработавшего современные принципы отбора и скрещивания пород. Он сам широко вводил генетические принципы в практику племенного дела, сочетая их с подбором условий воспитания и кормления, благоприятных для развития породных свойств. На этой основе им были созданы такие выдающиеся породы животных, как белая украинская степная свинья и асканийский рамбулье.
6) Я. Вильмут
В последнее десятилетие активно изучается возможность искусственного массового клонирования уникальных животных, ценных для сельского хозяйства. Основной подход заключается в переносе ядра из диплоидной соматической клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалено собственное ядро. Яйцеклетку с подмененным ядром стимулируют к дроблению (часто электрошоком) и помещают животным для вынашивания. Таким путем в 1997 г. в Шотландии от ядра диплоидной клетки из молочной железы овцы-донора появилась овечка Долли. Она стала первым клоном, искусственно полученным у млекопитающих. Именно этот случай был достижением Вильмута и его сотрудников.
7) С. С. Четвериков
В двадцатых годах возникли и стали развиваться мутационная и популяционная генетики. Популяционная генетика это область генетики, которая изучает основные факторы эволюции - наследственность, изменчивость и отбор - в конкретных условиях внешней среды, популяции. Основателем этого направления и был советский ученый Четвериков.
8) Н. К. Кольцов
В 30-е годы генетик этот учёный предположил, что хромосомы - это гигантские молекулы, предвосхитив тем самым появление нового направления в науке – молекулярной генетики.
9) Н. И. Вавилов
Советский ученый Вавилов установил, что у родственных растений возникают сходные мутационные изменения, например у пшеницы в окраске колоса, остистости. Эта закономерность объясняется сходным составом генов в хромосомах родственных видов. Открытие Вавилова получило название закона гомологических рядов. На основании его можно предвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений.
10) И. В. Мичурин
Занимался гибридизацией яблонь. Благодаря этому, он вывел новый сорт Антоновка шестиграммовая. А его гибриды яблок нередко называют «Мичуринскими яблоками»
Примеры селекции живых организмов
В пушном деле большое значение имеет отбор естественных мутаций, отличающихся новой красивой окраской. Такой отбор очень быстро дает положительные результаты. Это можно показать на новых породах лисиц: серебристо-черной, платиновой и белой. Серебристо-черная лисица, которая была завезена в СССР в 1927 г., за 20 лет селекционной работы приобрела ряд свойств, отличающих ее от исходной формы. Платиновая лисица выведена путем отбора из группы серебристо-черных, имевших большое количество серебристых волос. У платиновой лисицы большие белые пятна развиты на груди, брюхе, лапах и морде.
Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней - украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами- производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были созданы различные линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, а по выносливости – от украинских свиней.
Доказано, что вклад селекции в повышение в два раза урожайности основных сельскохозяйственных культур, достигнутое за последнюю четверть века в развитых странах, составляет около 50%. Так называемую «зеленую революцию» в земледелии Мексики, Индии и ряда других стран совершило внедрение низкорослых (с высотой стебля 100-110 см), полукарликовых (80-100 см) и карликовых (60-80 см) сортов риса, пшеницы и др. Они характеризуются нетолько высокой устойчивостью к полеганию, но и высокой продуктивностью колоса, главным образом за счет повышенного количества в нем зерновок. Такие сорта обеспечивают урожайность выше 60 ц/га. Производство пшеницы в Мексике и Индии с 1950 по 1970 г. возросло более чем в 8 раз; посевная площадь увеличилась вдвое, а урожай - вчетверо. Подобные сорта пшеницы созданы и в России (например, Донская полукарликовая и Мироновская низкорослая).
Список использованных источников
1. naexamen.ru/otvet/11/biol/600.shtml
2. www.biorg.ru/metodiselekcii.html
3. shkola.lv/index.php?mode=lsntheme&themeid=113
4. ru.wikipedia.org/wiki/Селекция
5. schools.keldysh.ru/school1413/pro_2005/per/Metan.htm
6. dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/163134
7. sbio.info/page.php?id=39
8. www.beekeeping.orc.ru/Arhiv/a2007/n1007_10.htm
ГОБУ СПО ВО «Воронежский техникум строительных технологий»
План-конспект учебного занятия по дисциплине «Биология» для студентов 1 курса
Тема: «Основные методы селекции. Учение Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений».
Разработала: преподаватель дисциплины «Биология»
Дата проведения: « » ________________ 20___ г.
Цели: Сформировать знания учащихся о селекции как науке, определить цели и задачи науки селекции и познакомить учащихся с центрами происхождения культурных растений, научить находить их по географической карте; сформировать уважительное отношение к труду ученых селекционеров на примере , представление об основных методах селекционной работы с растениями, животными и микроорганизмами и их использовании в с/х практике; дать учащимся новые понятия о гетерозисе, инбридной депрессии, инбридинге, особенностях отдаленной гибридизации; отрабатывать умения применять знания закономерностей наследственности и изменчивости для обоснования методов селекции, сравнения сортов, пород, форм отбора и формулирования выводов; показать учащимся достижения отечественной селекции и дельнейшие перспективы развития этой области науки и практики; продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать, отработать умение учащихся работать с текстом учебника, гербарием.
Тип урока: Изучение нового материала.
Методическое обеспечение урока:
А) Учебные пособия: учебник «Общая биология» 10-11 класс; раздаточный материал – муляжи и картинки, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений и пород домашних животных; материал для выполнения исследовательской работы по центрам происхождения культурных растений; атласы.
Б) Средства контроля: опрос; выполнение исследовательской работы для закрепления материала по центрам происхождения культурных растений.
Основные понятия урока:
Селекция, сорт, порода, штамм, одомашнивание (доместикация), отбор (искусственный, естественный, индивидуальный, массовый), гибридизация, инбридинг, аутбридинг, мутагенез, полиплоидия, гетерозис (гибридная мощь), экстерьер, инбредная депрессия, биотехнология.
Ход урока:
Оргмомент Изучение новой темы.
Ребята, давайте с вами ответим на вопросы?
Что такое селекция? Для чего селекции необходимо знание законов наследственности и изменчивости? Почему селекцию можно назвать эволюцией, направляемой желаниями и трудом человека? Каковы основные направления ?
В ходе краткой беседы обнаруживается дефицит знаний по заданной теме. На основе этого формулируется тема и задачи занятия.
Селекция – наука об улучшении уже существующих и о выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Название этой науки происходит от лат. слова «selectio» - отбор.
Как род практической деятельности человека селекция возникла на заре человеческой культуры. Однако селекция стала наукой сравнительно недавно. Теория селекции стала успешно развиваться благодаря эволюционной теории Ч. Дарвина о творческой роли отбора, а затем на основе генетики.
Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов.
(преподаватель показывает муляжи гибридов культурных растений, породы собак, кошек)
Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.
Штамм – совокупность микроорганизмов.
Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений. Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10–12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Домашний кролик был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята – в XX в.
Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч. Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе. В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.
Научной основой современной селекции выступает генетика, в частности такие ее разделы, как теории гена и мутаций, молекулярные основы наследственности, учение о роли среды в фенотипическом проявлении генетической информации, теория отдаленной гибридизации, экологическая генетика и др.
Задачи современной селекции:
– повышение урожайности и продуктивности уже существующих сортов и пород;
– выведение новых сортов и пород;
– улучшение качества продукции;
– повышение устойчивости сортов и пород к заболеваниям;
– повышение экологической пластичности сортов и пород;
– выведение сортов и пород, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения и др.
Основные методы селекции: (заполнение таблицы)
Методы селекции | Селекция животных | Селекция растений |
Подбор родительских пар: | По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков) | По месту их происхождения (географически удаленных или генетически отдаленных) |
Гибридизация:А) неродственная (аутбридинг)Б) близкородственная (инбридинг) | Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций и проявления гетерозиса. Получается бесплодное потомство. – у отдаленных гибридов обычно невозможен нормальный ход созревания половых клеток; | Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций, а также высокой продуктивности. |
Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с желательными признаками. | Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия для получения гомозиготных (чистых) линий. |
|
+ инбридинга:повышается гомозиготность особей (для быстрого выявления нужного признака) Быстро выявляет дефекты, которые можно устранить из Аа организмов. Стабилизирует генетический материал и генетические задатки организма. Дает возможность точнее прогнозировать потомство.- инбридинга:1) малейшая ошибка повышает гомозиготность особи.2) продолжительный инбридинг ослабляет физические характеристики и экстерьер, понижает жизнеспособность, приводит к неблагоприятному эффекту, снижению жизнеспособности организмов, получившему название инбредная депрессия.3) не обогащает генотип популяции. |
||
Отбор:А) массовыйБ) индивидуальный | Не применяется. | Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений. |
Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру. | Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи. |
|
Метод испытания производителей по потомству | Используют метод искусственного осеменения от лучших самцов-производителей, качества которых проверяют по многочисленному потомству. | Не применяется. |
Экспериментальное получение полиплоидов | Не применяется. | Применяется в генетике и селекции для получения более продуктивных, урожайных форм. |
Индуцированный мутагенез | Применяется с целью получения исходного материала. | Практически не применяется. |
Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным. В зависимости от способа размножения вида, искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным.
Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим, признакам в популяциях растений и животных.
Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым, признакам (белый или красный цветок, рогатое или безрогое животное и др.). Его обычно применяют для перекрестноопыляемых растений. Так, например, были получены новые сорта ржи, в частности сорт Вятка.
При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с интересующим человека признаком и получают от нее потомство.
Индивидуального отбора - точная оценка генотипа при анализе индивидуальных потомков. При отборе особей по количественным признакам, которые наследуются, как правило, очень сложно (количество зерен в колосе пшеницы, жирность молока коровы и др.), где нужна предельно точная оценка генотипа, наиболее эффективен индивидуальный отбор.
Отбор особей с нужными человеку наследственными изменениями приводит к созданию совершенно новых сортов и пород, т. е. никогда ранее не существовавших органических форм с признаками и свойствами, сформированными самим человеком. В этом заключается творческая роль искусственного отбора.
(учащиеся сравнивают виды отбора и заполняют таблицу)
Таблица 2. Сравнение искусственного и естественного отбора
Показатели | Естественный отбор | Искусственный отбор |
Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организма |
|
Отбирающий фактор | Условия среды |
|
Путь благоприятных изменений | Отбираются, становятся производительными | Остаются, накапливаются, передаются по наследству |
Путь неблагоприятных изменений | Отбираются, бракуются, уничтожаются | Уничтожаются в борьбе за существование |
Характер действия | Творческий – направленное накопление признаков на пользу человеку | Творческий – отбор приспособительных признаков на пользу особи, популяции, вида, приводящий к возникновению новых форм |
Результат отбора | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов | Новые виды |
Формы отбора | Массовый, индивидуальный, бессознательный, методический | Движущий, стабилизирующий, дестабилизирующий, дизруптивный, половой |
Явление гибридной силы и его генетические основы
Более высокая жизнеспособность, продуктивность гибридов первого поколения по сравнению со скрещиваемыми родительскими формами получила название гетерозис. Гетерозис может возникать при скрещивании пород у животных, сортов и чистых линий у растений.
Индуцированный мутагенез, полиплоидия и их использование в селекции растений
Индуцированный мутагенез основан на воздействии различных излучений и химических мутагенов на организм для получения мутаций. Мутагены позволяют получить широкий спектр разнообразных мутаций. Из 1 тыс. искусственно полученных мутаций 1–2 тыс. оказываются полезными. Но в этом случае необходим жесткий индивидуальный отбор мутантных форм и дальнейшая работа с ними.
Методы мутагенеза успешно применяют в селекции растений. Известный сорт яровой пшеницы Новосибирская 67 был получен в Институте и генетики СО РАН после обработки семян исходного материала сорта Новосибирская 7 рентгеновскими лучами. Этот сорт обладает короткой и прочной соломиной, что предохраняет растения от полегания в период уборки урожая.
В селекции растений находит широкое применение и метод получения полиплоидных форм. Полиплоидия является разновидностью геномной мутации и заключается в кратном по сравнению с гаплоидным увеличении набора хромосом. Полиплоидные формы можно получить, обрабатывая колхицином семена в период их прорастания.
Кратное увеличение числа хромосом сопровождается возрастанием массы семян и плодов, что ведет к повышению урожайности сельскохозяйственных растений.
К середине прошлого века возникла новая отрасль промышленности – микробиологическая, которая использует одноклеточные грибы, бактерии для производства сложных органических веществ. Микробиологическая промышленность является составной частью биотехнологии.
К биологическим особенностям микроорганизмов, учитываемым в селекции, следует отнести:
– высокую скорость размножения;
– большую частоту появления мутаций;
– неоднородность штамма и эффективность отбора.
«Воронежский техникум строительных технологий»
для организации исследовательской деятельности студентов по теме
дисциплины Биология
Руководители:
Подготовка исследовательской работы:
Деятельность преподавателя:
Преподаватель определяет:
- тему исследовательской работы: «Происхождение центров культурных растений» цель исследовательской работы: выявить условия, необходимые для формирования крупного очага происхождения культурных растений, места их происхождения, а также отработать графические навыки нанесения на контурную карту центров происхождения культурных растений. срок подготовки работы: исследовательская работа рассчитана на работу в течение 1 недели. Срок предоставления результатов работы – февраль. рекомендует базовую литературу:
- оказывает консультативную помощь при формировании работы: формирует структуру исследовательской работы:
Деятельность студентов:
Подбирают и изучают литературу по теме, обрабатывают фактический материал, оформляют исследовательскую работу по выданному плану с развернутыми контрольными вопросами, выводами, сдают на контроль преподавателю в установленный срок. Порядок сдачи и защиты проектной работы:
- Работа сдается на проверку преподавателю за 1 неделю до зачетного срока. При оценке работы преподаватель учитывает:
Соответствие содержания теме;
Правильность заполнения таблицы, оформление контурной карты с центрами происхождения культурных растений;
Связанность, логичность и полноту ответов на контрольные вопросы, грамотность оформления выводов по работе.
- Общая оценка за исследовательскую работу выставляется с учетом оценок за работу, качество выполнения.
Приложение 1
Географические центры происхождения культурных растений
Учение об исходном материале является основой современной селекции. Исходный материал служит источником наследственной изменчивости – основы для искусственного отбора. установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем генетического разнообразия культурных растений, и выделил основные центры происхождения культурных растений (первоначально выделил 8 центров, но затем сократил их число до 7).
Для возникновения крупного очага происхождения культурных растений считал необходимым условием, кроме богатства дикорастущей флоры видами, пригодными для возделывания, наличие древней земледельческой цивилизации.
Для каждого центра установлены характерные для него важнейшие сельскохозяйственные культуры.
1. Южноазиатский тропический центр (около 50%) – включает территории тропической Индии, Индокитая, Южного Китая и островов Юго-Восточной Азии. Не менее одной четверти населения земного шара до сих пор живет в тропической Азии. В прошлом относительная населенность этой территории была еще более значительной. Из этого центра ведет начало около одной трети возделываемых в настоящее время растений. Это родина таких растений, как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин, огурец, черный перец, банан, баклажан, а также большого количества тропических плодовых и овощных культур.
2. Восточноазиатский центр (20%) – включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, Корею, Японию и большую часть о. Тайвань. На этой территории живет примерно также около одной четверти населения Земли. Около 20% всей мировой культурной флоры ведет начало из Восточной Азии. Это родина таких растений, как соя, просо, овес, хурма, редька, персик, чай и многих других овощных и плодовых культур.
3. Юго-западноазиатский центр (14%) – включает территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолии), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии. Сюда же примыкает Кавказ. Родина мягких пшениц, ржи, овса, ячменя, гороха, чечевицы, льна, конопли, яблони, дыни, груши, сливы, миндаля, граната, инжира, лука, чеснока, моркови, репы, свеклы, дыни.
В исключительном видовом разнообразии здесь сосредоточены дикие родичи пшеницы, ржи и различных европейских плодовых. До сих пор здесь можно проследить для многих видов непрерывный ряд от культурных до диких форм, т. е. установить сохранившиеся связи диких форм с культурными.
4. Средиземноморский центр – включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Этот замечательный географический центр, характеризующийся в прошлом величайшими древнейшими цивилизациями, дал начало приблизительно около 11 % видов культурных растений. Среди них такие как твердые пшеницы, капуста, свекла, морковь, укроп, петрушка, лавр, малина, виноград, клевер, вика, лен, маслина, множество других овощных и кормовых культур.
5. Абиссинский центр. Общее число видов культурных растений, связанных по своему происхождению с Абиссинией, не превышает 4% мировой культурной флоры. Абиссиния характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов культурных растений. Среди них такие, как кофейное дерево, кунжут, хлопчатник, финиковая пальма, масличная пальма, арбуз, хлебный злак тэфф, своеобразное масличное растение нуг, особый вид банана.
6. Центральноамериканский центр, охватывающий обширную территорию Северной Америки, включая Южную Мексику. В этом центре можно выделить три очага:
Из Центральноамериканского центра ведет начало около 8% различных возделываемых растений, таких, как кукуруза, подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное дерево), табак, махорка, орех, ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).
7. Андийский центр (Южноамериканский), в пределах , приуроченный к Андийскому хребту. Это родина картофеля, томата, кукурузы, ячменя, арахиса, тыквы, ананаса, гевеи. Отсюда ведут начало хинное дерево и кокаиновый куст.
Как видно из перечня географических центров, начальное введение в культуру подавляющего числа возделываемых растений связано не только с флористическими областями, отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями. Лишь сравнительно немногие растения введены в прошлом в культуру из дикой флоры вне перечисленных основных географических центров. Семь географических центров соответствуют древнейшим земледельческим культурам. Южноазиатский тропический центр связан с высокой и индокитайской культурой. Новейшие раскопки показали глубокую древность этой культуры, синхронной передне-азиатской. Восточноазиатский центр связан с древней китайской культурой, а Юго-западно-азиатский – с древней культурой Ирана, Малой Азии, Сирии, Палестины и Ассиро-Вавилонии. Средиземноморье за много тысячелетий до нашей эры сосредоточило этрусскую, эллинскую и египетскую культуры. Своеобразная абиссинская культура имеет глубокие корни, вероятно совпадающие по времени с древней египетской культурой. В пределах -американский центр связан с великой культурой майя, достигшей до Колумба огромных успехов в науке и искусстве. Андийский центр в Южной Америке сочетается в развитии с замечательной доинкской и инкской цивилизациями.
выделил группу вторичных культур, которые произошли от сорняков: рожь, овес и др. установил, что «важным моментом при оценке материала для селекции является наличие в нем разнообразия наследственных форм». различал следующие группы исходных сортов: местные сорта, иноземные и инорайонные сорта. При разработке теории интродукции (внедрения) инорайонных и иноземных сортов «необходимо отличать первичные очаги формообразования от вторичных». Например, в Испании обнаружено «исключительно большое число разновидностей и видов пшениц», однако это объясняется «привлечением сюда многих видов из разных очагов». придавал большое значение новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале назвал генетическим потенциалом исходного материала.
Исследовательская работа
«Происхождение центров культурных растений»
студента(-тки) группы ________ ____________________________________
группа ФИО
Цель: выявить условия, необходимые для формирования крупного очага происхождения культурных растений, места их происхождения, а также отработать графические навыки нанесения на контурную карту центров происхождения культурных растений.
Оборудование: гербарий культурных растений, контурная карта мира, цветные карандаши, простой карандаш, ластик.
Ход исследования:
Задание №1. Культурные растения Таблица 1.
Задание №2. Центры происхождения культурных растений (по). Рис. 1
Условные обозначения: (названия центров)
I - ___________________________________________________________ V - ____________________________________________________________
II - ___________________________________________________________ VI - ___________________________________________________________
III - ___________________________________________________________ VII - ___________________________________________________________
IV - ___________________________________________________________
Ответы на контрольные вопросы:
1. Какие условия необходимы для формирования крупного очага происхождения культурных растений?
2. Из исследований, проведенных, видно, что очагами происхождения многих культурных растений были не равнинные, а горные районы. Как вы можете объяснить этот факт?
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Результаты исследования (вывод):
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Проверила: ______________ / _________________________ / Оценка за работу: ______ /___________________/
роспись ФИО преподавателя оценка расшифровка
МБ ОУ Пеля – Хованская СОШ
Конспект урока для 10 класса на тему «Основы селекции. Биотехнология»
Класс: 10
Подготовила: Вилкова Т.М.
Дата: 12.05.2014 год
Цель урока: Раскрыть сущность понятий: селекция, сорт, порода и штамм; определить цели и задачи науки селекции.
Задачи урока:
Охарактеризовать основные методы селекции; сформировать знания о биотехнологии, клеточной и генной инженерии.
Продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать, готовить сообщения, работать с текстом учебника и дополнительной литературой.
В оспитывать гордость за отечественных и мировых ученых-селекционеров.
Основные понятия: селекция, сорт, порода, штамм, аутбридинг, гетерозис, биотехнология, клеточная инженерия, генная инженерия; гибридизация близкородственная (инбридинг), неродственная и отдаленная (аутбридинг).
Ход урока
Изучение нового материала
Вводное слово учителя.
Актуализация знаний и постановка проблемы.
Что такое селекция?
Каковы задачи селекции?
Какие вы знаете методы селекции?
Работа с понятиями: селекция, сорт, порода и штамм . Запись понятий в тетрадь.
Работа с таблицей и презентацией: «Методы селекции»
Селекция растений | Селекция животных | |
1.Подбор родительских форм (искусственный отбор). | По наличию ценных для человека признаков. По приспособленности к местным условиям среды. По месту происхождения. | По хозяйственно ценным признакам и по внешнему виду –экстерьеру. По способности к контактам с человеком и возможности содержания в неволе. |
2.Гибридизация: А) Неродственная (аутбридинг) Б) Близкородственная (инбридинг) | Осуществляется с помощью простых и сложных скрещиваний. Простые — однократные скрещивания между двумя родительскими формами. Сложные — в которых задействованы более чем две родительские формы или происходит повторное скрещивание гибридного потомства с одним из родителей. Скрещивание различных сортов (внутривидовое, межвидовое, межродовое), ведущее к гетерозису. Используется для получения гетерозиготных популяций и повышения продуктивности. Для получения плодовитых гибридов применяют полиплоидию (капустно-редечный гибрид). Искусственное самоопыление у перекрестноопыляющихся растений, для получения чистых линий, использующихся для дальнейшего скрещивания. | Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, межродовое скрещивание для получения гетерозиготных популяций и проявления гетерозиса. Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с желательными признаками. Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками. Ведет к гетерозису. У животных потомство бесплодно (мул-гибрид осла и лошади). Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных чистых линий с желательными признаками, т. е. для закрепления этих признаков. Часто ведет к снижению жизнеспособности. |
4).Отбор А) Массовый Б) Индивидуальный | Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений (рожь) Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии- потомство одной самоопыляющейся особи (пшеница, овес, ячмень) | Практически не применяется из-за небольшого количества особей в потомстве. Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру |
4.Экспериментальное получение мутаций — индуцированный мутагенез | Применяется в генетике и селекции для получения мутантных форм(более продуктивных, урожайных, полиплоидов | Используются естественные (спонтанные) мутации. Метод получения полиплоидов не применяется |
5.Метод испытания производителей по потомству | Не применяется | Используется метод искусственного осеменения от лучших самцов-производителей |
6 .Генная инженерия | Это целенаправленный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой | |
7.Клеточная инженерия | Основана на культивировании отдельных клеток или тканей на искусственных питательных средах. |
Традиционные, описанные выше методы селекции имеют естественные ограничения в области изменения генотипа организма. Методы клеточной и генной инженерии открывают возможности создания организмов с новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных признаков.
Закрепление (творческая работа)
Вам необходимо вывести новый сорт, породу, штамм. Какими признаками вы наделили бы его? Почему? Какими методами вы будете пользоваться при выведении нового сорта, породы, штамма? Где вы будете искать источники новых генов, формирующих лучшие продуктивные качества вашего сорта, породы, штамма?
Д/З § 3.18, § 3.19 вопросы и творческое задание
Подготовка к ЗНО. Биология.
Конспект 42. Селекция. Биотехнология, клеточная и генная инженерия
Селекция
– наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.
Породы
, сорта
, штаммы
– искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.
Селекция растений
Центры происхождения культурных растений, выявленные Н.И. Вавиловым:
1. Южноазиатский тропический
2. Восточноазиатский
3. Юго-Западноазиатский
4. Средиземноморский
5. Абиссинский
6. Центральноамериканский
7. Южноамериканский.
Классическими методами селекции растений
были и остаются гибридизация
и отбор
.
Массовый отбор
применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь
, кукуруза
, подсолнечник
). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом.
Индивидуальный отбор
применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох
). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией.
Чистая линия
– потомство одной гомозиготной самоопыленной особи.
Инбридинг (инцухт)
– близкородственное скрещивание. Имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. В результате многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.
Гетерозис («гибридная сила»)
– явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает.
Перекрестное опыление
самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов
. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.
Автополиплоиды
– виды, у которых кратно умножен один и тот же геном.
Отдаленная гибридизация
– скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.
Аллополиплоиды
– виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение.
Селекция животных
Особенности селекции животных
1.
Для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой.
2.
Смена поколений происходит через несколько лет.
3.
Немногочисленное потомство.
Основными методами селекции животных
являются гибридизация
и отбор
. Различают те же методы скрещивания – близкородственное скрещивание, инбридинг
, и неродственное, аутбридинг
. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.
Внутрипородное разведение
направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы.
Межпородное скрещивание
используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание – родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, что помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами, затем – скрещивание разных линий.
Искусственное осеменение
используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.
Гормональная суперовуляция
и трансплантация эмбрионов позволяют у выдающихся коров забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их другим коровам; эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.
Центры происхождения домашних животных
Селекция микроорганизмов. Биотехнология
Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе
и отборе наиболее продуктивных штаммов
.
Особенности селекции микроорганизмов
1.
Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении.
2.
Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и у всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.
Биотехнология
– использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объект: бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.
Генная инженерия
– совокупность методик, позволяющих выделять нужный ген из генома одного организма и вводить его в геном другого организма.
Хромосомная инженерия
– совокупность методик, позволяющих осуществлять манипуляции с хромосомами.
Метод гаплоидов
основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом.
Клеточная инженерия
– конструирование клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции.
Клетки растений и животных, помещенные в питательные среды, содержащие все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться, образуя клеточные культуры
.
В биотехнологии для получения моноклональных антител используются гибридомы
– гибрид лимфоцитов с раковыми клетками, которые нарабатывают антитела, как лимфоциты, и обладают возможностью неограниченного размножения в культуре, как раковые клетки.
Метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки
позволяет получить генетическую копию животного, то есть делает возможным клонирование
животных.
Министерство образования Тверской области
ГБОУ СПО Торжокский государственный промышленно-гуманитарный колледж
Биология
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ТЕМА:
« Основные методы селекции. Биотехнология»
Преподаватель биологии высшей категории Т.В. Королёва
Торжок, 2014
Пояснительная записка
Цель методической разработки обобщение и углубление знаний, полученных на предыдущих этапах обучения; формирование научного мировоззрения, активной жизненной позиции по отношению к проблемам селекции, биотехнологии, закрепление знаний о генетической основе селекции, обучение методам практической работы, самостоятельного поиска, систематизации, обобщения научной информации.
Урок разработан с применением педагогической технологии В.М. Монахова и активного метода обучения (АМО).
Методическая разработка включает:
1. ИКУ (информационная карта урока)
2. Кроссворд «Основные методы селекции»
3. Интерактивная лекция
4. АМО: «Получение ДНК из клубники»
5.Учебный элемент
6. Презентация
ИКУ Тема: «Основные методы селекции. Биотехнология»
Тип урока: изучение новых знаний
Вид урока: комбинированный урок
Место проведения: кабинет химии
Время 1 час 30 мин.
Освоение знаний о методах селекции. Обеспечить усвоение базовых понятий сорт, порода, штамм, инбридинг, аутбридинг, массовый и индивидуальный отбор, биотехнология, генная инженерия, клонирование. | Развить познавательный интерес, память, мышление, интеллектуальные и творческие способности, умение работать с учебным элементом. | Воспитать научное мировоззрение. Расширить познания студентов о современных методах селекции. |
Приветствие. 2. Актуализация знаний (фронтальный опрос, кроссворд «Селекция» (Приложение).
«Основные методы селекции. Биотехнология» (Приложение) 4. Получение молекулы ДНК из клубники 5. Работа с учебным элементом Вопросы (Приложение) 6. Проверка выполненных заданий, комментирование. 7. Что нового узнали на уроке. Рефлексия (совместное составление кроссворда) 8. Д.З. изучить конспект, подготовить сообщение | Методический инструментарий Средства - интерактивная доска Проектор, Презентации «Методы селекции», Учебный элемент «Методы селекции. Биотехнология» Модель молекулы ДНК Форма : индивидуальная Методы : Объяснительно-иллюстративный АМО . Выделение ДНК из клубники (2 ягоды клубники, 1 пакет для заморозки с застёжкой, полчашки воды, половина чайной ложки соли, 2 чайные ложки жидкости для мытья посуды, 1 бумажный фильтр для кофе, охлажденный изопропиловый спирт) | Результаты Называть –основные методы селекции; Основные задачи селекции; Основные направления биотехнологии Определять понятия: сорт, порода, штамм, инбридинг, аутбридинг, массовый и индивидуальный отбор, биотехнология, генная инженерия, клонирование. Использовать знания для решения познавательных задач |
Вопросы для фронтального опроса
1. Наука о наследственности и изменчивости.
2. Участок молекулы ДНК.
3. Какая наука изучает клетку?
4. Наука о выведении новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.
5. Как называется метод, при котором проводят различные скрещивания организмов? В результате образуются гибриды.
6. Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?
7. Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?
8. Как называется популяция растений искусственно созданная человеком?
9. Гетерозигота.
10.Гомозигота.
11. Как расшифровать ДНК?
12. Хромосомный набор человека? (2n? n?)
Приложение 1
Кроссворд
1. По горизонтали:
Так называется популяция растений искусственно созданная человеком?
1. По вертикали: Наука о выведении новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов
2. Как называется метод при котором проводят различные скрещивания организмов?
3. Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?
4. В основе этого метода, который используется до сих пор лежит концепция разработанная еще Ч.Дарвиным.
5. Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?
4.о | |||||||||||
1 .с | |||||||||||
3 . п | 5 .ш | ||||||||||
2. г | |||||||||||
Приложение 2
Интерактивная лекция
Началом селекции можно считать то время, когда человек начал одомашнивать диких животных и выращивать растения. Развитие селекции определялось применением все более совершенных методов управления наследственностью и изменчивостью организмов. Отдельные биотехнологические процессы (хлебопечение, виноделие и др.) известны с древних времен. Но наибольших успехов биотехнология достигла во второй половине ХХ в. и приобретает все большее значение для развития человеческой цивилизации.
Каковы же задачи, стоящие перед селекцией?
Задачи
.
1.Повышение урожайности сортов и продуктивности животных.
2.Повышение устойчивости к заболеваниям.
3. Повышение качества продукции.
4.Пригодность для механизированного или промышленного выращивания и разведения.
5.Экологическая пластичность сортов и пород.
Основные методы селекции
Гибридизация бывает родственная и неродственная. Родственное скрещивание (инбридинг) приводит к появлению чистых линей (гомозиготы). При этом снижается жизнеспособность потомства. Пример, получение мясных пород птиц.
Неродственное скрещивание (аутбридинг) бывает внутривидовым и межвидовым. Пример, розы Мичурина (получал скрещиванием морозостойкие розы, желтые, синие, устойчивые к различным заболеваниям) .
Искусственный отбор (массовый и индивидуальный).
Массовый для растений и микроорганизмов. Индивидуальный для животных и самоопыляющих растений.
Биотехнология
Микроорганизмы - это группа прокариотических и эукариотических одноклеточных микроскопических организмов.
Наука, изучающая микроорганизмы, называется микробиологией.
Продуктивность диких форм бактерий невысокая, поэтому человек совершенствует и выводит новые штаммы.
В селекции микроорганизмов применяют традиционные и новейшие методы. К традиционным методам относят экспериментальный мутагенез и отбор по продуктивности.
Экспериментальный мутагенез - это воздействие на организм различных мутагенов с целью получения мутации. Этот метод имеет свои особенности при селекции бактерий:
У селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить бактерий
Значительно меньшее количество генов, их генетическая регуляция более простая, взаимодействия генов просты или отсутствуют миллиарды клеток;
Более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении;
Простота генетической организации
Но возможности традиционной селекции ограничены. Успехи же таких наук как молекулярная биология и генетика в изучении микроорганизмов, а так же возрастающие потребности практического использования микробных продуктов привели к созданию новейших методов целенаправленного и контролируемого получения микроорганизмов с заданными свойствами.
клеточную и генную инженерию
Синтез искусственным путем гена и внедрение его в геном бактерий. (слайд)
Генная инженерия. Совокупность методов, позволяющих посредством операций in vitro (в пробирке, вне организма), переносить генетическую информацию из одного организма в другой.
Цель генной инженерии в получении клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах вырабатывать некоторые « человеческие» белки; в возможности преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим(использование в селекции растений, животных).
Формальной датой рождения генной инженерии считают 1972 год. В этот год группа американских биохимиков Стэнфордского университета во главе с Полом Бергом, сообщила о создании вне организма первой рекомбинантной (гибридной) ДНК. Эта молекула состояла из фрагментов кишечной палочки, группы генов самой этой бактерии и полной ДНК вируса SV40, вызывающего развитие опухоли у обезьян. Такая рекомбинантная структура могла обладать функциональной активностью в клетках, как кишечной палочки, так и обезьяны. За эту работу была присуждена Нобелевская премия Полу Бергу.
Основные методы генной инженерии были разработаны в конце 70-х годов. Их суть заключается во введении в организм нового гена.
Сегодня насчитывается более 100 наименований генетически модифицированных продуктов – «трансгенов» - это растения: соя, кукуруза, рис, картофель, помидоры, сахарная свекла, пшеница, горох, подсолнечник. и другие. Что касается животных, то их гораздо меньше. Например: светящийся в темноте кролик, получивший от медузы ген, лосось, живущий и в соленой и в пресной воде.
Клонирование. Клон – это ряд поколений наследственно однородных потомков одной особи. Черенкование малины или пересадка усов садовой земляники – это клонирование, только не на клеточном уровне.
Каков механизм появления ее на свет? У этой овечки нет отца, но зато 3 матери:
Овца породы Финский Дорсет, давшая свой генетический материал (из клеток тканей молочной железы этой взрослой овцы извлекли соматические ядра);
Овца породы шотландская черномордая, от которой взяли яйцеклетку (из её яйцеклетки удалили гаплоидное ядро и поместили в цитоплазму клетки без ядра диплоидное ядро из клетки первой овцы);
Овца – реципиент породы тоже шотландская черномордая, которая выносила за 148 дней знаменитого ягненка.
Из 256 попыток пересадки яйцеклеток – удалось только единожды.
К 2002 году сама Долли произвела на свет естественным способом 4 нормальных ягнят. Была кремирована в 2003 году.
Приложение 3
Получение молекулы ДНК из клубники
Оборудование: 2 ягоды клубники, 1 пакет для заморозки с застёжкой, полчашки воды, половина чайной ложки соли, 2 чайные ложки жидкости для мытья посуды, 1 бумажный фильтр для кофе, охлажденный изопропиловый спирт.
Ход работы
1. Поместить ягоды в пакет и раздавить руками в пюре (разрушение клеточных перегородок)
2. Добавить в воду соль (она повышает растворимость ДНК) и жидкость для мытья посуды (распускает клеточную мембрану и оболочку ядра). Осторожно взболтать и добавить в пакет с клубникой. Всё перемешать.
3. Пропустить смесь через фильтр для кофе в стеклянный или пластиковый стакан. Аккуратно выдавить из фильтра остатки жидкости.
4. Медленно влить в стакан изопропиловый спирт, с таким расчётом, чтобы он покрыл смесь слоем в толщиной в палец.
6. Примерно через минуту в слое спирта образуется сгусток светлой слизи- это и есть ДНК. Её можно извлечь деревянной палочкой.
Приложение 4
Учебный элемент
Основные методы селекции. Биотехнология
Цели:
Изучив данный учебный элемент, Вы будите знать:
Основные методы селекции.
Основные методы биотехнологии.
- Базовые понятия: сорт, порода, штамм, инбридинг, аутбридинг, массовый и индивидуальный отбор, биотехнология, генная инженерия, клонирование .
Сопутствующие учебные элементы и пособия:
УЭ «Строение клеток»
УЭ «Основы генетики»
Началом селекции можно считать то время, когда человек начал одомашнивать диких животных и выращивать растения. Развитие селекции определялось применением все более совершенных методов управления наследственностью и изменчивостью организмов.
Основные методы селекции – гибридизация и искусственный отбор.
Гибридизация бывает родственная и неродственная. Родственное скрещивание (инбридинг ) приводит к появлению чистых линей. При этом снижается жизнеспособность потомства.
Неродственное скрещивание (аутбридинг ) бывает внутривидовым и межвидовым.
Например, Мичурин Иван Владимирович для создания новых сортов путем селекции и скрещивания получал гибриды растений из отдаленных географических районов, притом сортов, не родственных друг другу, и скрещивал даже различные виды и семейства. Мичурин считал, что гибриды, получаемые таким путем, легче приспосабливаются к условиям внешней среды и успешнее акклиматизируются.
Искусственный отбор (массовый и индивидуальный)
Массовый характерен для растений и микроорганизмов. Индивидуальный для животных и самоопыляющих растений.
Полиплоидия , увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации . Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом – n), соматические – диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами: три набора – триплоид (3n), четыре – тетраплоид (4n) и т. д.
Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала. С этой целью используют специальные мутагены (напр., алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе. Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и др. культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.
Биотехнология - наука об использовании живых организмов, их биологических особенностей и процессов жизнедеятельности в производстве необходимых человеку веществ.
Основным объектом, используемым в биотехнологических процессах, являются микроорганизмы.
К новейшим методам селекции относят генную инженерию . В генной инженерии используют два способа:
Выделение нужного гена из генома одного организма и внедрение его в геном бактерий;
Синтез искусственным путем гена и внедрение его в геном бактерий.
Клонирование – это создание большого числа генетических копий одного индивидуума с помощью бесполого размножения. Клон – это ряд поколений наследственно однородных потомков одной особи. Черенкование малины или пересадка усов садовой земляники – это клонирование, только не на клеточном уровне.
В феврале 1997 году человечество было потрясено известием о генетическом клонировании овцы. Шотландский ученый Ян Вильмут с коллегами провели успешное клонирование овцы
Задания
I . Выпишите определения новых биологических понятий: инбридинг, аутбридинг, биотехнология, клонирование, полиплоидия.
II. Тест
1. Создание большого числа генетических копий одного индивидуума с помощью бесполого размножения – это
А) клонирование
Б) получение трансгенных организмов
В) создание чистых линий
Г) проявление гетерозиса
2. Искусственным переносом генов из одного организма в другой с целью получения более продуктивных трансгенных организмов занимается
А) генная инженерия
Б) клеточная инженерия
В) бионика
Г) микробиологическое производство
3. Отрасль хозяйства, которая производит различные вещества на основе использования микроорганизмов, клеток и тканей других организмов,-
А) бионика
Б) биотехнология
В) цитология
Г) микробиология
4. Какова роль клеточной инженерии в селекции растений
А) изменяет сроки размножения организмов
Б) изменяет природу ценных сортов
В) ускоряет сроки выведения сортов
Г) усиливает скорость роста организмов
5. Методы конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации, реконструкции используются в
А) генной инженерии
Б) клеточной инженерии
В) генетике
Г) бионике
III. Вопросы
1. В 1760-е годы английский селекционер Р. Бейкуэлл сформулировал два правила селекции крупного рогатого скота: “Скрещивай лучшее с лучшим” и “Подобное рождает подобное”. Трудами этого специалиста Англия во многом обязана своим лидирующим положением в племенном животноводстве. О каких методах селекции идёт речь в данных высказываниях?
2. Знаменитый русский селекционер И.В. Мичурин вывел более 300 сортов плодовых и ягодных культур, на выведение же одного сорта требуется не менее 20 лет. Поэтому жизнь этого учёного - беспримерный подвиг, пример колоссального трудолюбия и патриотизма. Мало кому известно, что Мичурин занимался и селекцией цветов – роз, лилий. Голландцы предлагали большие деньги за лилию фиалкоцветную. Не продал… А каков метод получения этого растения, излюбленный мичуринский метод?
3. Всеми любимый виноград сорта кишмиш не имеет семечек, обладает раннеспелостью и приятным вкусом. Сорт Кишмиш Чёрный. Кишмиш белый овальный обладают хромосомным набором 4 п. Как называются такие растения, как можно получить растения с удвоенным набором хромосом?
4. Некоторые объекты сочинской олимпиады в 2014 году задели территорию Северо-Кавказского биосферного заповедника. С целью сохранения эндемичных растений этого заповедника, например иглицу колхидную, перевезли в город Волгоград, где их не только сохранят, но и увеличат их численность. Предложите метод, как это можно сделать.
5. Почему селекция основана на генетике?
