GENEETIKA – VALIKU TEOREETILISED ALUSED. VALIK JA SELLE MEETODID.

• Aretus on teadus, mis käsitleb uute ja vanade taimesortide, loomatõugude ja inimesele vajalike omadustega mikroorganismitüvede aretamist ja täiustamist.
• Sort - inimese poolt kunstlikult loodud taimede populatsioon, mida iseloomustavad teatud genofond, pärilikult fikseeritud morfoloogilised ja füsioloogilised omadused, teatud produktiivsuse tase ja iseloom.
• Tõug on inimese poolt kunstlikult loodud loomade populatsioon, mida iseloomustab teatud genofond, pärilikult fikseeritud morfoloogilised ja füsioloogilised omadused, teatud produktiivsuse tase ja iseloom.
• Tüvi - inimese poolt kunstlikult loodud mikroorganismide populatsioon, mida iseloomustab teatud genofond, pärilikult fikseeritud morfoloogilised ja füsioloogilised omadused, teatud tootlikkuse tase ja iseloom.

2. Millised on aretuse kui teaduse põhiülesanded?

1. Taimesortide, loomatõugude ja mikroorganismide tüvede produktiivsuse tõstmine;
2. Taimesortide, loomatõugude ja mikroorganismide tüvede mitmekesisuse uurimine;
3. Päriliku varieeruvuse seaduspärasuste analüüs hübridisatsiooni- ja mutatsiooniprotsessi käigus;
4. Keskkonna rolli uurimine organismide märkide ja omaduste kujunemisel;
5. Kunstlike selektsioonisüsteemide arendamine, mis aitavad tugevdada ja kinnistada inimesele kasulikke tunnuseid erinevat tüüpi paljunemisvõimega organismides;
6. Haigustele ja kliimatingimustele vastupidavate sortide ja tõugude loomine;
7. Mehhaniseeritud tööstuslikuks kasvatamiseks ja aretamiseks sobivate sortide, tõugude ja liinide saamine.

3. Mis on valiku teoreetiline alus?

Vastus: Valiku teoreetiline alus on geneetika. Samuti kasutatakse evolutsiooniteooria, molekulaarbioloogia, biokeemia ja teiste bioloogiateaduste saavutusi.

4. Täitke tabel "valikumeetodid".

5. Milline on valiku tähtsus inimese majandustegevuses?

Vastus: Aretus võimaldab tõsta taimesortide, loomatõugude ja mikroorganismide tüvede produktiivsust; arendada kunstliku valiku süsteeme, mis aitavad tugevdada ja kinnistada inimesele kasulikke omadusi erinevates organismides; luua haigustele ja kliimatingimustele vastupidavaid sorte ja tõuge; saada mehhaniseeritud tööstuslikuks kasvatamiseks ja aretamiseks sobivaid sorte, tõuge ja tüvesid.

ÕPETAMINE N.I. VAVILOV KULTUURITAIME MITMEKESISUSE JA PÄRITOLU KESKUSTEST.

1. Andke mõistete definitsioonid.

• Mitmekesisuse ja päritolu keskus on territoorium (geograafiline piirkond), kus liik või muu süstemaatiline põllumajanduskultuuride kategooria kujunes ja kust need levisid.
• Homoloogne seeria – sarnane päriliku varieeruvuse seeria geneetiliselt lähedastes liikides ja perekondades.

2. Sõnasta päriliku muutlikkuse homoloogse jada seadus.

Vastus: Geneetiliselt lähedasi liike ja perekondi iseloomustavad sarnased päriliku varieeruvuse jadad sellise regulaarsusega, et teades ühe liigi sees mitmeid vorme, võib ette näha paralleelvormide leidmist teistes liikides ja perekondades. Mida lähemal perekonnad ja liigid üldises süsteemis geneetiliselt paiknevad, seda täielikum on sarnasus nende varieeruvuse jadas. Terveid taimeperekondi iseloomustab üldiselt teatud muutlikkuse tsükkel, mis läbib kõiki perekondi ja liike, millest perekond koosneb.

3. Täitke tabel " Kultuurtaimede päritolu ja mitmekesisuse keskused.

BIOTEHNOLOOGIA, SELLE SAAVUTUSED JA ARENGUVÄLJAVAATED.

1. Andke mõistete definitsioonid.

• Biotehnoloogia on teadusharu, mis uurib elusorganismide, nende süsteemide või nende elutähtsa tegevuse produktide kasutamise võimalusi tehnoloogiliste probleemide lahendamiseks, samuti võimalust luua geenitehnoloogia abil vajalike omadustega elusorganisme.
• Rakutehnoloogia on uut tüüpi rakkude loomine, mis põhineb nende hübridiseerimisel, rekonstrueerimisel ja kultiveerimisel. Selle sõna kitsas tähenduses mõistetakse selle mõiste all protoplastide või loomarakkude hübridiseerumist, laiemas tähenduses erinevaid manipuleerimisi nendega, mille eesmärk on lahendada teaduslikke ja praktilisi probleeme.
• Geenitehnoloogia on tehnikate, meetodite ja tehnoloogiate kogum rekombinantse RNA ja DNA saamiseks, organismist geenide eraldamiseks, geenidega manipuleerimiseks ja teistesse organismidesse viimiseks.

2. Milline on biotehnoloogia roll inimtegevuses?

Vastus: Biotehnoloogilisi protsesse kasutatakse pagaritööstuses, veinivalmistamisel, õlletootmises, fermenteeritud piimatoodetes; mikrobioloogilised protsessid - atsetooni, butanooli, antibiootikumide, vitamiinide, söödavalgu saamiseks; biotehnoloogia hõlmab ka elusorganismide, nende süsteemide või elutähtsa tegevuse produktide kasutamist tehnoloogiliste probleemide lahendamiseks, vajalike omadustega elusorganismide loomise võimalust.

3. Millised on biotehnoloogia arengu väljavaated?

Biotehnoloogia edasiarendamine aitab lahendada mitmeid olulisi ülesandeid:

1. Lahendage toidupuuduse probleem.
2. Suurendage kultuurtaimede saaki, looge kahjulikele mõjudele vastupidavamaid sorte ning leidke ka uusi võimalusi taimede kaitsmiseks.
3. Luua uusi bioloogilisi väetisi, biohuumust.
4. Otsige alternatiivseid loomse valgu allikaid.
5. Paljundage taimi vegetatiivselt koekultuuri meetodil.
6. Looge uusi ravimeid ja toidulisandeid.
7. Viia läbi nakkushaiguste ja pahaloomuliste kasvajate varajane diagnoosimine.
8. Hankige keskkonnasõbralikke kütuseid tööstus- ja põllumajandusjäätmete ringlussevõtuga.
9. Mineraalide taaskasutamine uutel viisidel.
10. Kasutage biotehnoloogia meetodeid enamikus tööstusharudes inimkonna hüvanguks.

4. Milliseid negatiivseid tagajärgi näete kontrollimatul uurimistööl biotehnoloogia valdkonnas?

Vastus: Transgeensed tooted võivad kahjustada tervist, tekitada pahaloomulisi kasvajaid Inimeste kloonimine on ebainimlik ja vastuolus paljude rahvaste maailmavaatega. Biotehnoloogia uusimad arengud võivad viia kontrollimatute tagajärgedeni: uute viiruste ja mikroorganismide loomine, mis on inimestele äärmiselt ohtlikud, aga ka kontrollitavad: bioloogiliste relvade loomine.

Geneetika on aretuse teoreetiline alus. Kõik kaasaegsed aretusmeetodid põhinevad geneetiliste põhimõtete kasutamisel. Geneetika sätted pärilikkuse diskreetsuse, mutatsiooni ja modifikatsiooni varieeruvuse doktriin, tunnuste lõhenemise mustrite kehtestamine, domineerimise ja retsessiivsuse, homo- ja heterosügootsuse jm mõisted on aretustöö aluseks. praegune aeg.

Geneetika andis juba oma arengu esimesel perioodil olulise panuse valikuteooriasse. N. I. Vavilovi ja I. V. Mitšurini töö oli taimekasvatuse geneetiliste meetodite väljatöötamisel silmapaistva tähtsusega.

N. I. Vavilov avastas homoloogiliste seeriate seaduse pärilikus varieeruvuses, lõi kultuurtaimede maailma päritolukeskuste õpetuse ning pani taimede haiguste ja kahjurite suhtes immuunsuse doktriini geneetilise ja aretusliku aluse.

I. V. Michurin oli bioloogide seas esimene, kes esitas seisukoha võimaluse kohta kontrollida inimesele vajalike omaduste ja omadustega vormide ja sortide loomise protsessi. Olles seda seisukohta teoreetiliselt põhjendanud, tõi ta välja suure hulga puuvilja- ja marjataimede sorte. I. V. Michurin töötas välja kaughübridisatsiooni teooria ja domineerimise kontrolli doktriini mitmeaastaste taimede tunnuste ja omaduste kujunemiseks ontogeneesi protsessis.

Algselt põhines selektsioon kunstlikul valikul, kui inimene valib välja taimed või loomad, kellel on talle huvipakkuvad tunnused. Kuni 16.–17. sajandini toimus selektsioon alateadlikult: see tähendab, et inimene valis näiteks külvamiseks välja parimad, suurimad nisuseemned, mõtlemata sellele, et ta vahetab taimi vajalikus suunas.

Alles eelmisel sajandil hakkas inimene, teadmata veel geneetika seadusi, teadlikult või sihipäraselt selektsiooni kasutama, ristades neid taimi, mis teda kõige rohkem rahuldasid.

Valikumeetodi abil ei saa inimene aretatud organismides aga põhimõtteliselt uusi omadusi, kuna selektsiooni käigus on võimalik eraldada ainult neid genotüüpe, mis populatsioonis juba eksisteerivad. Seetõttu kasutatakse uute looma- ja taimetõugude ja -sortide saamiseks hübridiseerimist, ristades soovitud tunnustega taimi ja valides seejärel järglaste hulgast need isendid, kelle kasulikud omadused on kõige enam väljendunud. Näiteks üks nisusort on tugeva varrega ja lamamiskindel, peenikese kõrrega sort aga varreroostega ei nakatu. Kahe sordi taimede ristamisel ilmnevad järglastel erinevad tunnuste kombinatsioonid. Kuid välja valitakse just need taimed, millel on samaaegselt tugev põhk ja mis ei kannata varre rooste all. Nii tekib uus sort.

Peamised aretusmeetodid üldiselt ja eriti sordiaretus on selektsioon ja hübridiseerimine. Risttolmlevate taimede puhul kasutatakse soovitud omadustega isendite massivalikut. Vastasel juhul on edasiseks ületamiseks materjali hankimine võimatu. Nii saadakse näiteks uusi rukkisorte. Need sordid ei ole geneetiliselt homogeensed. Kui soovitakse saada puhast liini – see tähendab geneetiliselt homogeenset sorti, siis kasutatakse individuaalset selektsiooni, mille käigus saadakse isetolmlemise teel järglased ühelt soovitavate tunnustega isendilt. Selle meetodiga saadi palju nisusorte, kapsast jne.

Kasulike pärilike omaduste kinnistamiseks on vaja suurendada uue sordi homosügootsust. Mõnikord kasutatakse selleks risttolmlevate taimede isetolmlemist. Sel juhul võivad retsessiivsete geenide kahjulikud mõjud avalduda fenotüüpiliselt. Selle peamiseks põhjuseks on paljude geenide üleminek homosügootsesse olekusse. Igas organismis kogunevad ebasoodsad mutantsed geenid järk-järgult genotüüpi. Need on enamasti retsessiivsed ja ei ilmne fenotüüpiliselt. Kuid isetolmledes lähevad nad homosügootsesse olekusse ja toimub ebasoodne pärilik muutus. Looduses lähevad isetolmlevates taimedes retsessiivsed mutantsed geenid kiiresti homosügootsesse olekusse ja sellised taimed surevad, kuna looduslik valik neid hävitab.

Vaatamata isetolmlemise kahjulikele mõjudele kasutatakse seda sageli risttolmlevates taimedes soovitud tunnustega homosügootsete ("puhaste") liinide saamiseks. See toob kaasa saagikuse vähenemise. Küll aga toimub siis risttolmlemine erinevate isetolmlevate liinide vahel ja selle tulemusena saadakse mõnel juhul saagikad hübriidid, millel on aretajale vajalikud omadused. See on ridadevahelise hübridisatsiooni meetod, mille puhul täheldatakse sageli heteroosi mõju: esimese põlvkonna hübriididel on kõrge saagikus ja vastupidavus kahjulikele mõjudele. Heteroos on tüüpiline esimese põlvkonna hübriididele, mis saadakse mitte ainult erinevate liinide, vaid ka erinevate sortide ja isegi liikide ristamisel. Heterosügootse (või hübriidse) jõu mõju on tugev ainult esimesel hübriidpõlvkonnal ja väheneb järk-järgult järgmistes põlvkondades. Heteroosi peamiseks põhjuseks on hübriidides kogunenud retsessiivsete geenide kahjuliku ilmingu kõrvaldamine. Teine põhjus on vanemindiviidide domineerivate geenide kombineerimine hübriidides ja nende mõju vastastikune võimendamine.

Taimekasvatuses kasutatakse laialdaselt eksperimentaalset polüploidsust, kuna polüploide iseloomustab kiire kasv, suur suurus ja kõrge saagikus. Põllumajanduspraktikas on laialdaselt kasutusel triploidne suhkrupeet, neljaploidne ristik, rukis ja kõva nisu, samuti kuueploidne pehme nisu. Kunstlikud polüploidid saadakse jagunemisspindli hävitavate kemikaalide abil, mille tulemusena ei saa dubleeritud kromosoomid hajuda, jäädes ühte tuuma. Üks selline aine on kolhitsiin. Kolhitsiini kasutamine kunstlike polüploidide tootmiseks on üks näide taimekasvatuses kasutatavast kunstlikust mutageneesist.

Kunstliku mutageneesi ja sellele järgneva mutantide selektsiooni abil saadi uued saagikad odra ja nisu sordid. Samade meetodite abil oli võimalik saada uusi seenetüvesid, mis toodavad 20 korda rohkem antibiootikume kui algsed vormid. Praegu kasvatatakse maailmas enam kui 250 sorti põllumajandustaimi, mis on loodud füüsikalise ja keemilise mutageneesi abil. Need on maisi-, odra-, soja-, riisi-, tomati-, päevalille-, puuvilla-, dekoratiivtaimede sordid.

Uute sortide loomisel kunstliku mutageneesi abil kasutavad teadlased N. I. Vavilovi homoloogsete seeriate seadust. Organismi, mis on saanud mutatsiooni tulemusena uued omadused, nimetatakse mutandiks. Enamikul mutantidel on vähenenud elujõulisus ja need rookitakse välja loodusliku valiku protsessis. Uute tõugude ja sortide arendamiseks või valimiseks on vaja neid haruldasi isendeid, kellel on soodsad või neutraalsed mutatsioonid.

Kaasaegse geneetika ja aretuse üks saavutusi on liikidevaheliste hübriidide viljatuse ületamine. Esimest korda õnnestus G.D. Karpetšenkol see kapsa-rõika hübriidi hankimisel. Kaughübridisatsiooni tulemusena saadi uus kultuurtaim - tritikale - nisu ja rukki hübriid. Kaughübridisatsiooni kasutatakse laialdaselt puuviljakasvatuses.

Loomakasvatuse aluspõhimõtted ei erine sordiaretuse põhimõtetest. Loomade valikul on siiski mõned tunnused: neid iseloomustab ainult suguline paljunemine; enamasti väga haruldane põlvkondade vaheldumine (enamusel loomadel mõne aasta pärast); isendite arv järglastes on väike. Seetõttu on loomadega tehtavas aretustöös oluline analüüsida konkreetsele tõule iseloomulike väliste tunnuste ehk eksterjööri kogumit.

Inimese üks olulisemaid saavutusi tema kujunemise ja arengu koidikul (10-12 tuhat aastat tagasi) oli pideva ja üsna usaldusväärse toiduallika loomine metsloomade kodustamise teel. Kodustamise peamine tegur on inimese vajadustele vastavate organismide kunstlik valik. Koduloomadel on kõrgelt arenenud individuaalsed omadused, mis on sageli kasutud või isegi kahjulikud nende olemasolule looduslikes tingimustes, kuid kasulikud inimestele. Näiteks on mõne kanatõu võimel toota üle 300 muna aastas, millel puudub bioloogiline tähendus, kuna kana ei suuda sellist arvu mune inkubeerida. Seetõttu ei saa looduslikes tingimustes kodustatud vorme eksisteerida.

Kodustamine tõi kaasa stabiliseeriva valiku mõju nõrgenemise, mis suurendas järsult varieeruvuse taset ja laiendas selle spektrit. Samal ajal kaasnes kodustamisega selektsioon, algul teadvusetu (nende isendite valik, kes nägid paremad välja, olid rahulikuma loomuga, omasid muid inimesele väärtuslikke omadusi), seejärel teadlikud või metoodilised. Metoodilise valiku laialdane kasutamine on suunatud loomadele teatud inimestele rahuldavate omaduste kujundamisele.

Uute loomade kodustamine inimeste vajaduste rahuldamiseks jätkub meie ajal. Näiteks moekate ja kvaliteetsete karusnahkade saamiseks on loodud uus loomakasvatusharu - karusloomakasvatus.

Loomade vanemlike vormide ja ristamise tüüpide valik toimub kasvataja seatud eesmärki arvestades. See võib olla sihikindel teatud eksterjööri saamine, piimatoodangu, piima rasvasisalduse, liha kvaliteedi jm tõstmine. Tõuloomi ei hinnata mitte ainult välistunnuste, vaid ka järglaste päritolu ja kvaliteedi järgi. Seetõttu on vaja nende sugupuud hästi tunda. Aretusfarmides peetakse tootjate valikul alati tõuraamatute arvestust, milles hinnatakse vanemavormide väliseid tunnuseid ja produktiivsust mitme põlvkonna lõikes. Esivanemate tunnuste järgi, eriti emaliinil, saab teatud tõenäosusega otsustada tootjate genotüübi üle.

Loomade aretustöös kasutatakse peamiselt kahte ristamise meetodit: outbreeding ja inbreeding.

Outbreeding ehk mitteseotud ristamine sama tõu isendite või eri loomatõugude vahel koos edasise range valikuga viib kasulike omaduste säilimiseni ja nende tugevnemiseni järgmistes põlvkondades.

Sugulusaretuse puhul kasutatakse algvormidena vendi ja õdesid või vanemaid ja järglasi (isa-tütar, ema-poeg, nõod jne). Teatud määral sarnaneb selline ristamine taimede isetolmlemisega, mis toob kaasa ka homosügootsuse suurenemise ja selle tulemusena majanduslikult väärtuslike tunnuste kinnistumise järglastes. Samas toimub uuritavat tunnust kontrollivate geenide homosügootiseerumine seda kiiremini, seda tihedamalt seotud ristamise kasutatakse sugulusaretuseks. Kuid sugulusaretuse ajal homosügootiseerumine, nagu ka taimede puhul, viib loomade nõrgenemiseni, vähendab nende vastupanuvõimet keskkonnamõjudele ja suurendab haigestumust. Selle vältimiseks on vaja läbi viia range valik väärtuslike majanduslike tunnustega isendeid.

Aretuses on sugulusaretus tavaliselt vaid üks samm tõu parandamisel. Sellele järgneb erinevate liinidevaheliste hübriidide ristamine, mille tulemusena kanduvad soovimatud retsessiivsed alleelid heterosügootsesse olekusse ning inbreedimise kahjulikud mõjud vähenevad märgatavalt.

Koduloomadel, aga ka taimedes täheldatakse heteroosi nähtust: ristamise või liikidevahelise ristamise käigus kogevad esimese põlvkonna hübriidid eriti võimsat arengut ja elujõulisuse suurenemist. Klassikaline näide heteroosi avaldumisest on muul – mära ja eesli hübriid. See on tugev, vastupidav loom, keda saab kasutada palju raskemates tingimustes kui vanemvorme.

Heteroosi kasutatakse laialdaselt tööstuslikus linnukasvatuses (näiteks broilerkanad) ja seakasvatuses, kuna esimese põlvkonna hübriide kasutatakse otseselt majanduslikel eesmärkidel.

kauge hübridisatsioon. Koduloomade kaughübridiseerimine on vähem efektiivne kui taimede oma. Loomade liikidevahelised hübriidid on sageli steriilsed. Samal ajal on loomade viljakuse taastamine keerulisem ülesanne, kuna nende kromosoomide arvu paljunemise põhjal pole polüploide võimalik saada. Tõsi, mõnel juhul kaasneb kaughübridisatsiooniga sugurakkude normaalne sulandumine, normaalne meioos ja embrüo edasine areng, mis võimaldas saada mõningaid tõuge, mis ühendavad mõlema hübridiseerimisel kasutatava liigi väärtuslikke omadusi. Näiteks Kasahstanis loodi peenviljaliste lammaste hübridiseerimisel metsikute mägilammaste argaliga uus tõug peenvillaseid argali merinosid, mis sarnaselt argaliga karjatavad kõrgetel mägikarjamaadel, kuhu peenvillasele ei pääse ligi. meriinod. Kohalike veiste täiustatud tõud.

Kaasaegse aretuse ülesanded

Majanduslikult kasulike omadustega uute loomine ja vanade sortide, tõugude ja tõugude täiustamine.

Tehnoloogiliste kõrge tootlikkusega bioloogiliste süsteemide loomine, mis maksimeerivad planeedi tooraine ja energiaressursside kasutamist.

Tõugude, sortide ja tüvede tootlikkuse tõstmine pindalaühiku kohta ajaühikus.

Toodete tarbijakvaliteedi parandamine.

Kõrvalsaaduste osakaalu vähendamine ja nende kompleksne töötlemine.

Kahjuritest ja haigustest tulenevate kahjude osakaalu vähendamine.

N.I õpetused. Vavilov kultuurtaimede päritolukeskustest

Allikmaterjali õpetus on tänapäevase aretuse aluseks. Lähtematerjal toimib päriliku muutlikkuse allikana – kunstliku valiku aluseks. N.I. Vavilov tegi kindlaks, et Maal on piirkondi, kus kultuurtaimede geneetiline mitmekesisus on eriti kõrge, ja tegi kindlaks kultuurtaimede peamised päritolukeskused (esialgu tuvastas N. I. Vavilov 8 keskust, kuid seejärel vähendas nende arvu 7-ni). Iga keskuse jaoks on rajatud talle iseloomulikud olulisemad põllukultuurid.

1. Troopiline keskus – hõlmab troopilise India, Indohiina, Lõuna-Hiina ja Kagu-Aasia saari territooriume. Vähemalt veerand maailma elanikkonnast elab endiselt troopilises Aasias. Varem oli selle territooriumi suhteline rahvaarv veelgi olulisem. Sellest keskusest pärineb umbes kolmandik praegu kasvatatavatest taimedest. See on selliste taimede nagu riis, suhkruroog, tee, sidrun, apelsin, banaan, baklažaan, aga ka suure hulga troopiliste puu- ja juurviljade sünnikoht.

2. Ida-Aasia keskus – hõlmab Kesk- ja Ida-Hiina parasvöötme ja subtroopilisi osi, Koread, Jaapanit ja suuremat osa umbes. Taiwan. Sellel territooriumil elab ka ligikaudu veerand maailma elanikkonnast. Umbes 20% maailma kultuurilisest taimestikust pärineb Ida-Aasiast. See on selliste taimede sünnikoht nagu sojaoad, hirss, hurmaa ja paljud teised köögivilja- ja puuviljakultuurid.

3. Edela-Aasia keskus – hõlmab sisemägise Väike-Aasia (Anatoolia), Iraani, Afganistani, Kesk-Aasia ja Loode-India alasid. Siin külgneb ka Kaukaasia, mille kultuuriline taimestik, nagu uuringud on näidanud, on geneetiliselt seotud Lääne-Aasiaga. Pehme nisu, rukki, kaera, odra, herneste, melonite kodumaa.

Selle keskuse saab jagada järgmisteks fookusteks:

a) Kaukaasia paljude originaalsete nisu-, rukki- ja puuviljaliikidega. Nisu ja rukki puhul, nagu näitavad võrdlevad uuringud, on see nende liigi päritolu kõige olulisem maailmafookus;

b) Lääne-Aasia, sealhulgas Väike-Aasia, Sise-Süüria ja Palestiina, Transjordaan, Iraan, Põhja-Afganistan ja Kesk-Aasia koos Hiina Turkestaniga;

c) Loode-India, mis hõlmab lisaks Pandžabile ja sellega piirnevatele Põhja-India ja Kashmiri provintsidele ka Belutšistani ja Lõuna-Afganistani.

Umbes 15% maailma kultuurilisest taimestikust pärineb sellelt territooriumilt. Nisu, rukki ja erinevate Euroopa puuviljade metsikud sugulased on siia koondunud erakordsesse liigirikkusesse. Siiani on siin võimalik paljude liikide puhul jälgida pidevat jada kultiveeritud vormidest metsvormideni ehk luua säilinud seoseid metsvormide ja kultiveeritud vormide vahel.

4. Vahemere keskus - hõlmab riike, mis asuvad Vahemere kaldal. See tähelepanuväärne geograafiline keskus, mida minevikus iseloomustasid suurimad iidsed tsivilisatsioonid, on tekitanud ligikaudu 10% kultiveeritud taimeliikidest. Nende hulgas on kõva nisu, kapsas, peet, porgand, lina, viinamarjad, oliivid ja paljud muud köögivilja- ja söödakultuurid.

5. Abessiinia keskus. Oma päritolult Abessiiniaga seotud kultiveeritud taimeliikide koguarv ei ületa 4% maailma kultuurtaimestikust. Abessiiniat iseloomustavad mitmed endeemilised liigid ja isegi kultuurtaimede perekonnad. Nende hulgas on kohvipuu, arbuus, teffi teravili (Eragrostis abyssinica), nugatiõlitaim (Guizolia ahyssinica), eriline banaaniliik.

Uues maailmas on peamiste kultuurtaimede kahe spetsifikatsioonikeskuse hämmastavalt range lokaliseerimine.

6. Kesk-Ameerika keskus, mis hõlmab Põhja-Ameerika tohutut territooriumi, sealhulgas Mehhiko lõunaosa. Selles keskuses saab eristada kolme keskust:

a) Lõuna-Mehhiko mägi,

b) Kesk-Ameerika,

c) Lääne-India saar.

Ligikaudu 8% erinevatest kultuurtaimedest on pärit Kesk-Ameerika keskusest, näiteks mais, päevalill, Ameerika pikapuuvill, kakao (šokolaadipuu), mitmed oad, kõrvitsad, paljud puuviljad (guajaava, anone ja avokaado).

7. Andide keskus, Lõuna-Ameerika piires, piiratud Andide seljandikuga. See on kartuli ja tomati sünnikoht. Siit pärinevad tsinchona puu ja kokapõõsas.

Homoloogiliste seeriate seadus

Süstematiseerides algmaterjali õpetust, N.I. Vavilov sõnastas homoloogiliste seeriate seaduse (1920):

1. Geneetiliselt lähedasi liike ja perekondi iseloomustavad sarnased päriliku varieeruvuse jadad sellise regulaarsusega, et teades ühe liigi vormide arvu, võib ette näha paralleelvormide esinemist teistes liikides ja perekondades. Mida lähemal perekonnad ja liigid üldises süsteemis geneetiliselt paiknevad, seda täielikum on sarnasus nende varieeruvuse jadas.

2. Terveid taimeperekondi iseloomustab üldiselt teatav muutlikkuse tsükkel, mis läbib kõiki perekonda moodustavaid perekondi ja liike.

Valik on teadus meetoditest kõrge tootlikkusega taimesortide, loomatõugude ja mikroorganismide tüvede loomiseks.

Kaasaegne valik on suur inimtegevuse valdkond, mis on erinevate teadusharude, põllumajandussaaduste tootmise ja nende keeruka töötlemise sulam.

Kaasaegse aretuse ülesanded

Majanduslikult kasulike omadustega uute loomine ja vanade sortide, tõugude ja tõugude täiustamine.

Tehnoloogiliste kõrge tootlikkusega bioloogiliste süsteemide loomine, mis maksimeerivad planeedi tooraine ja energiaressursside kasutamist.

Tõugude, sortide ja tüvede tootlikkuse tõstmine pindalaühiku kohta ajaühikus.

Toodete tarbijakvaliteedi parandamine.

Kõrvalsaaduste osakaalu vähendamine ja nende kompleksne töötlemine.

Kahjuritest ja haigustest tulenevate kahjude osakaalu vähendamine.

Valiku teoreetiline alus on geneetika, kuna just geneetikaseaduste tundmine võimaldab sihikindlalt kontrollida mutatsioonide tekkimist, ennustada ristamise tulemusi ja õigesti valida hübriide. Geneetikateadmiste rakendamise tulemusena õnnestus luua enam kui 10 000 nisusordi mitmete originaalsete metsikute sortide põhjal, saada uusi mikroorganismide tüvesid, mis eritavad toiduvalke, ravimaineid, vitamiine jne.

Valikumeetodid peamised spetsiifilised valikumeetodid jäävad alles hübridisatsioon ja kunstlik valik.Hübridiseerimine

Erinevate genotüüpidega organismide ristamine on peamine meetod uute tunnuste kombinatsioonide saamiseks.

On olemas järgmist tüüpi riste:

Liigisisene ristamine- liigisiseselt ristatakse erinevaid vorme (mitte tingimata sorte ja tõuge). Liigisisesed ristumised hõlmavad ka erinevates keskkonnatingimustes elavate sama liigi organismide ristumist.

tihedalt seotud ristid induktsioon taimedes ja sugulusaretus loomadel. Neid kasutatakse puhaste joonte saamiseks.

Interline ristid- ristuvad puhaste liinide esindajad (ja mõnel juhul - erinevad sordid ja tõud). Tagaristid (tagasi ristid) on hübriidide (heterosügootide) ristamine vanemate vormidega (homosügootidega). Näiteks kasutatakse retsessiivsete alleelide fenotüübilise ekspressiooni vältimiseks heterosügootide ristandeid domineerivate homosügootsete vormidega.

Ristide analüüsimine- need on tundmatu genotüübiga domineerivate vormide ja retsessiiv-homosügootsete testriliinide ristumised.

kauge ristamine- liikidevahelised ja geneerilised. Tavaliselt on kauged hübriidid steriilsed ja paljundatakse vegetatiivselt.

Selekteerimine on genotüüpide erineva (ebavõrdse) paljunemise protsess. Samas ei tohiks unustada, et tegelikult toimub selektsioon organismide (indiviidide) ontogeneesi kõigil etappidel fenotüüpide järgi. Genotüübi ja fenotüübi ebaselge seos hõlmab valitud taimede järglaste testimist.

Massi valik- Valitakse kogu rühm. Näiteks kombineeritakse ja külvatakse kokku parimate taimede seemned. Massivalikut peetakse primitiivseks valikuvormiks, kuna see ei võimalda kõrvaldada modifikatsiooni varieeruvuse mõju (sh pikaajalisi modifikatsioone). Kasutatakse seemnete tootmisel. Selle selektsioonivormi eeliseks on kõrge geneetilise mitmekesisuse säilitamine valitud taimerühmas.

Individuaalne valik- valitakse välja üksikud isendid ja neilt kogutud seemned külvatakse eraldi. Individuaalset valikut peetakse progressiivseks valikuvormiks, kuna see välistab modifikatsiooni varieeruvuse mõju.

Perevaliku tüüp on õdede valik . Õdede valiku aluseks on lähimate sugulaste (õed-vennad - vennad ja õed) valik. Sib-selektsiooni erijuhtum on päevalille valik õlisisalduse järgi poolitamise meetod. Selle meetodi kasutamisel jagatakse päevalille õisik (korv) pooleks. Ühe poole seemnete õlisisaldust kontrollitakse: kui õlisisaldus on kõrge, siis kasutatakse edasisel valikul teist poolt seemnetest.

Tund 9. klassile „Organismide valiku geneetilised alused. Kaasaegse valiku ülesanded»

Sihtmärk: anda valiku mõiste, selle meetodid, eesmärgid ja tulemused, näidata, et selektsiooni teoreetiliseks aluseks on geneetika.

Varustus ja materjal: loomatõuge ja taimesorte kujutavad tabelid.

Põhimõisted ja terminid: valik, kunstlik valik, tõug, sort, tüvi, tsoneerimine, hübridiseerimine, teadvuseta valik, metoodiline valik, massivalik, üksikvalik.

Tunni ülesehitus ja sisu

1. Põhiteadmiste aktualiseerimine ja õppetegevuse motiveerimine

Küsimused õpilastele.
1) Milliseid taimesorte ja loomatõuge teate?
2) Kuidas said aretajad need sordid ja tõud?
3) tänu millele saavad aretajad nii erinevaid sorte?
4) Kas teadmised organismide geneetiliste omaduste kohta võivad valikuprotsessi kaasa aidata?

2. Uue materjali õppimine

Õpetaja lugu.
Kaasaegse aretuse ülesanded ja meetodid.
Aretus on teadus meetoditest inimesele vajalike tunnustega taimesortide, loomatõugude ja mikroorganismide tüvede loomiseks. Suurima edu saavutas ta geneetika saavutuste aktiivse kasutamisega, mis oli valiku teoreetiline alus. Valikuprotsessis on reeglina mitu etappi:
Valiku eesmärgi ja eesmärkide põhjendamine;
Allikmaterjali loomine ja valik;
Aretusskeemi väljatöötamine, aretusprotsess (sh mitmesugused aretusmeetodid);
Sordi testimine.
Teadusliku selektsiooni tekkimist seostatakse Ch. Darwini evolutsiooniliste õpetustega, G. Mendeli, V. Johanseni, aretajate I. V. Michurini, L. Burbanki eksperimentaaluuringutega, kelle töö oli aluseks valikuteooria väljatöötamisele. Geneetika avastus aitas omakorda kaasa selektsiooniprotsessi meetodite väljatöötamisele ja kunstliku valiku efektiivsuse tõusule. Näiteks Mendeli seaduste avastused võimaldasid sihipäraselt valida ristamiseks paare ning N. I. Vavilovi poolt kultuurtaimede päritolukeskuste kindlaksmääramine ja päriliku varieeruvuse homoloogsete seeriate seaduse põhjendamine võimaldas aretajatel töötada välja meetodid lähtematerjali tõhusaks otsimiseks. Majanduslikult väärtuslike tunnuste pärandumise olemuse uurimine aitas kaasa terve ristandite süsteemi loomisele ja võimaldas kombineerida taimede erinevaid omadusi.
N. I. Vavilov tegi palju selektsiooni teoreetiliste aluste väljatöötamiseks ja valiku kui iseseisva teaduse definitsiooni selgitamiseks. Andes aretuse kui teaduse üldise definitsiooni, kirjutas N. I. Vavilov: „Selektsioon on sisuliselt inimese sekkumine loomade ja taimede kujundamisse; teisisõnu, valik on inimese tahtest juhitud areng "N. I. Vavilov rõhutas valiku kui teadusliku distsipliini keerukust ja uskus, et see koosneb:
Allikmaterjali õpetused;
Päriliku muutlikkuse õpetused;
Õpetused keskkonna rollist sorditunnuste väljaselgitamisel;
Hübridisatsiooni teooriad;
Valikuprotsessi teooriad;
Valikutöö põhisuundade õpetus (näiteks valik ei ole puutumatus);
Privaatne valik.
Erinevate meetodite kasutamine aretusprotsessis tõi kaasa uue suuna – sünteetilise aretuse – loomise. See põhineb erinevate sortide ja vormide hübridiseerimisel loodud lähtematerjali kasutamisel. Sünteetilise selektsiooni aluseks on rekombinatsioon ja transgressioon. Kombineeritud sünteetilises aretuses kombineeritakse ühes hübriidtaimes kahe või enama vanemvormi omadused ja omadused. Aretaja ülesanne on valida ja geneetiliselt stabiliseerida hübriidtaimed, mis neid omadusi ja omadusi kõige edukamalt ühendavad. Transgressiivne sünteetiline selektsioon põhineb isenditel, kes jagunevad pärast põlvkonna hübridiseerumist rikkumistega, st positiivsete tunnustega, mis on rohkem väljendunud kui vanematel. Transgressiivse sünteetilise selektsiooni edu sõltub vanemate paaride õigest tuvastamisest, mis on ristamise korral võimelised rikkumisi tekitama.
Materjali tutvustamine taimesortide, loomatõugude, mikroorganismide tüvede kohta.
Lugu kunstliku valiku vormidest.

3. Õpilaste teadmiste ja oskuste üldistamine, süstematiseerimine ja kontroll

Vestlus.
1) Nimeta geneetika praktilise rakendamise harud.
2) Loetlege tänapäevase aretuse põhiülesanded.
3) Millist rolli mängib aretuses algse aretusmaterjali mitmekesisus?
4) Defineeri: mis on sort?

4. Õpilaste iseseisev töö

Andke küsimustele vastused.
1) Mis on kunstliku valiku mehhanism?
2) Mida nimetatakse tüvedeks?
3) Kuidas nimetatakse meetmete kogumit, mille eesmärk on kontrollida teatud tõugude või sortide omaduste vastavust teatud loodusvööndi tingimustele?
5) Miks ei saa sorte ja tõuge liigiks nimetada?

5. Kodutöö

MIS ON VALIK.

Sõna "valik" tuleb lati keelest. "selectio", mis tõlkes tähendab "valik, valik". Aretus on teadus, mis arendab uusi viise ja meetodeid taimesortide ja nende hübriidide, loomatõugude saamiseks. See on ka põllumajandusharu, mis tegeleb uute sortide ja tõugude aretamisega, millel on inimesele vajalikud omadused: kõrge tootlikkus, teatud tooteomadused, vastupidavad haigustele, hästi kohanenud teatud kasvutingimustega.

GENEETIKA KUI VALIKU TEOREETILINE ALUS.

Valiku teoreetiliseks aluseks on geneetika – teadus organismide pärilikkuse ja muutlikkuse seaduspärasustest ning nende majandamise meetoditest. Ta uurib vanemlike vormide tunnuste ja omaduste pärimise mustreid, töötab välja meetodeid ja tehnikaid pärilikkuse juhtimiseks. Rakendades neid praktikas uute taimesortide ja loomatõugude aretamisel, saab inimene vajalikke organismide vorme ja kontrollib ka nende individuaalset arengut montogeneesi teel. Kaasaegse geneetika aluse pani Tšehhi teadlane G. Mendel, kes kehtestas 1865. aastal organismide märkide ja omaduste pärimise diskreetsuse ehk katkendlikkuse põhimõtte. Katsetes hernestega näitas teadlane, et vanemtaimede omadused ei hävine ega segune ristamise käigus, vaid kanduvad järglastele edasi kas ühele vanemale iseloomulikul kujul või vahepealsel kujul, ilmudes teatud järgus põlvkondades uuesti. kvantitatiivsed suhted. Tema katsed tõestasid ka, et on olemas materiaalsed pärilikkuse kandjad, mida hiljem nimetatakse geenideks. Need on iga organismi jaoks spetsiifilised. Kahekümnenda sajandi alguses põhjendas Ameerika bioloog T. H. Morgan kromosoomide pärilikkuse teooriat, mille kohaselt määravad pärilikud tunnused kromosoomid - kõigi keharakkude tuuma organellid. Teadlane tõestas, et geenid paiknevad kromosoomide vahel lineaarselt ja ühe kromosoomi geenid on omavahel seotud. Tunnuse määrab tavaliselt kromosoomipaar. Sugurakkude moodustumise ajal lahknevad paariskromosoomid. Nende täiskomplekt taastatakse viljastatud rakus. Seega saab uus organism mõlemalt vanemalt kromosoomid ja pärib koos nendega teatud tunnused. 1920. aastatel tekkis ja hakkas arenema mutatsiooni- ja populatsioonigeneetika. Populatsioonigeneetika on geneetika valdkond, mis uurib evolutsiooni peamisi tegureid – pärilikkust, muutlikkust ja valikut – konkreetsetes keskkonnatingimustes, populatsioonides. Selle suuna asutaja oli Nõukogude teadlane S. S. Chetverikov. Me käsitleme mutatsioonigeneetikat paralleelselt mutageneesiga. 1930. aastatel pakkus geneetik N. K. Koltsov, et kromosoomid on hiiglaslikud molekulid, aimates sellega teaduses uue suuna – molekulaargeneetika – tekkimist. Hiljem tõestati, et kromosoomid koosnevad valgust ja desoksüribonukleiinhappe (DNA) molekulidest. DNA molekulid sisaldavad pärilikku teavet, programmi valkude sünteesiks, mis on Maal elu aluseks. Kaasaegne geneetika areneb igakülgselt. Sellel on palju suundi. Määrake mikroorganismide, taimede, loomade ja inimeste geneetika. Geneetika on tihedalt seotud teiste bioloogiateadustega – evolutsiooniteooria, molekulaarbioloogia, biokeemia. See on valiku teoreetiline alus. Geneetiliste uuringute põhjal on välja töötatud meetodid maisi, päevalille, suhkrupeedi, kurgi hübriidide, samuti loomade hübriidide ja ristandite saamiseks, kellel on heteroos (heteroos on kasvu kiirenemine, suuruse suurenemine, kasvu suurenemine). esimese põlvkonna hübriidide elujõulisus ja produktiivsus võrreldes vanemorganismidega ) suurendas produktiivsust.