GENETIKA - TEORIJSKE OSNOVE SELEKCIJE. SELEKCIJA I NJENE METODE.

• Oplemenjivanje je znanost o oplemenjivanju novih i poboljšanju postojećih starih sorti biljaka, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama sa svojstvima potrebnim čovjeku.
• Raznolikost je populacija biljaka koju je umjetno stvorio čovjek, a karakterizira je određeni genski fond, nasljedno utvrđena morfološka i fiziološka svojstva, određena razina i priroda produktivnosti.
• Pasmina je populacija životinja koju je umjetno stvorio čovjek, a karakterizira je određeni genski fond, nasljedno utvrđena morfološka i fiziološka svojstva, određena razina i priroda produktivnosti.
• Soj - populacija mikroorganizama koju je umjetno stvorio čovjek, a karakterizira je određeni genski fond, nasljedno utvrđena morfološka i fiziološka svojstva, određena razina i priroda produktivnosti.

2. Koji su glavni zadaci uzgoja kao znanosti?

1. Povećanje produktivnosti biljnih sorti, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama;
2. Proučavanje raznolikosti biljnih vrsta, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama;
3. Analiza zakonitosti nasljedne varijabilnosti tijekom procesa hibridizacije i mutacije;
4. Proučavanje uloge okoliša u razvoju znakova i svojstava organizama;
5. Razvoj sustava umjetne selekcije koji pridonose jačanju i konsolidaciji svojstava korisnih za čovjeka u organizmima s različitim načinima razmnožavanja;
6. Stvaranje sorti i pasmina otpornih na bolesti i klimatske uvjete;
7. Dobivanje sorti, pasmina i sojeva pogodnih za mehanizirani industrijski uzgoj i oplemenjivanje.

3. Koja je teorijska osnova selekcije?

Odgovor: Teorijska osnova selekcije je genetika. Također se koristi dostignućima teorije evolucije, molekularne biologije, biokemije i drugih bioloških znanosti.

4. Ispunite tablicu "metode odabira".

5. Koja je važnost selekcije u gospodarskom djelovanju čovjeka?

Odgovor: Uzgoj vam omogućuje povećanje produktivnosti biljnih sorti, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama; razviti sustave umjetne selekcije koji pridonose jačanju i konsolidaciji svojstava korisnih za čovjeka u različitim organizmima; stvoriti sorte i pasmine otporne na bolesti i klimatske uvjete; za dobivanje sorti, pasmina i sojeva pogodnih za mehanizirani industrijski uzgoj i oplemenjivanje.

NASTAVA N.I. VAVILOV O CENTRIMA RAZNOLIKOSTI I PORIJEKLU KULTURNOG BILJA.

1. Dati definicije pojmova.

• Središte raznolikosti i podrijetla je teritorij (zemljopisno područje) unutar kojeg se vrsta ili druga sustavna kategorija poljoprivrednih kultura formirala i odakle se proširila.
• Homologni niz – sličan niz nasljedne varijabilnosti kod genetski bliskih vrsta i rodova.

2. Formulirajte zakon homolognog niza nasljedne varijabilnosti.

Odgovor: Vrste i rodovi koji su genetski bliski karakteriziraju slični nizovi nasljedne varijabilnosti s takvom pravilnošću da se, znajući broj oblika unutar jedne vrste, može predvidjeti nalaz paralelnih oblika u drugim vrstama i rodovima. Što su rodovi i vrste genetski bliži u općem sustavu, to je potpunija sličnost u nizu njihove varijabilnosti. Cijele porodice biljaka općenito karakterizira određeni ciklus varijabilnosti, koji prolazi kroz sve rodove i vrste koje čine obitelj.

3. Ispunite tablicu " Središta podrijetla i raznolikost kultiviranih biljaka.

BIOTEHNOLOGIJA, NJEZINA DOSTIGNUĆA I PERSPEKTIVE RAZVOJA.

1. Dati definicije pojmova.

• Biotehnologija je disciplina koja proučava mogućnosti korištenja živih organizama, njihovih sustava ili proizvoda njihove životne aktivnosti za rješavanje tehnoloških problema, kao i mogućnosti stvaranja živih organizama s potrebnim svojstvima genetskim inženjeringom.
• Stanično inženjerstvo je stvaranje nove vrste stanica na temelju njihove hibridizacije, rekonstrukcije i uzgoja. U užem smislu riječi, ovaj pojam se razumijeva kao hibridizacija protoplasta ili životinjskih stanica, u širem smislu - razne manipulacije s njima usmjerene na rješavanje znanstvenih i praktičnih problema.
• Genetski inženjering je skup tehnika, metoda i tehnologija za dobivanje rekombinantne RNA i DNA, izolaciju gena iz organizma, manipuliranje genima i njihovo uvođenje u druge organizme.

2. Koja je uloga biotehnologije u ljudskoj praksi?

Odgovor: Biotehnološki procesi koriste se u pekarstvu, vinarstvu, pivarstvu, fermentiranim mliječnim proizvodima; mikrobiološki procesi - za dobivanje acetona, butanola, antibiotika, vitamina, proteina krmiva; biotehnologija također uključuje korištenje živih organizama, njihovih sustava ili proizvoda njihove vitalne aktivnosti za rješavanje tehnoloških problema, mogućnost stvaranja živih organizama s potrebnim svojstvima.

3. Kakvi su izgledi za razvoj biotehnologije?

Daljnji razvoj biotehnologije pomoći će u rješavanju niza važnih zadataka:

1. Riješite problem nestašice hrane.
2. Povećati prinose kultiviranih biljaka, stvoriti sorte koje su otpornije na štetne utjecaje, a također pronaći nove načine zaštite biljaka.
3. Stvorite nova biološka gnojiva, biohumus.
4. Pronađite alternativne izvore životinjskih proteina.
5. Biljke razmnožavati vegetativno metodom kulture tkiva.
6. Stvorite nove lijekove i dodatke prehrani.
7. Provesti ranu dijagnostiku zaraznih bolesti i malignih neoplazmi.
8. Nabavite ekološki prihvatljiva goriva recikliranjem industrijskog i poljoprivrednog otpada.
9. Reciklirajte minerale na nove načine.
10. Koristite biotehnološke metode u većini industrija za dobrobit čovječanstva.

4. Što vidite kao moguće negativne posljedice nekontroliranog istraživanja u području biotehnologije?

Odgovor: Transgenski proizvodi mogu štetiti zdravlju, uzrokovati zloćudne tumore Kloniranje ljudi je nehumano i protivno svjetonazorima mnogih naroda. Najnoviji razvoj biotehnologije može dovesti do nekontroliranih posljedica: stvaranje novih virusa i mikroorganizama koji su izuzetno opasni za čovjeka, kao i do kontroliranih: stvaranje biološkog oružja.

Genetika je teorijska osnova selekcije. Sve moderne metode uzgoja oslanjaju se na korištenje genetskih principa. Odredbe genetike o diskretnoj prirodi nasljeđa, doktrina mutacijske i modifikacijske varijabilnosti, uspostavljanje obrazaca cijepanja svojstava, koncepti dominacije i recesivnosti, homo- i heterozigotnosti i drugi čine osnovu oplemenjivačkog rada u sadašnjost.

Već u prvom razdoblju svog razvoja genetika je dala važan doprinos teoriji selekcije. Rad N. I. Vavilova i I. V. Mičurina bio je od izuzetne važnosti za razvoj genetičkih metoda oplemenjivanja biljaka.

N. I. Vavilov otkrio je zakon homoloških nizova u nasljednoj varijabilnosti, stvorio doktrinu svjetskih središta podrijetla kulturnih biljaka i postavio genetske i uzgojne temelje doktrine imunosti biljaka na bolesti i štetočine.

I. V. Michurin bio je prvi među biolozima koji je iznio stav o mogućnosti upravljanja procesom stvaranja oblika i sorti s osobinama i svojstvima koja su potrebna osobi. Nakon što je teorijski potkrijepio ovo stajalište, izveo je veliki broj sorti voća i bobičastog bilja. I. V. Michurin razvio je teoriju udaljene hibridizacije i doktrinu kontrole dominacije za formiranje svojstava i svojstava višegodišnjih biljaka u procesu ontogeneze.

U početku se selekcija temeljila na umjetnoj selekciji, kada osoba odabire biljke ili životinje sa osobinama koje ga zanimaju. Sve do 16.-17. stoljeća selekcija se odvijala nesvjesno: to jest, čovjek je, na primjer, odabirao najbolje, najveće sjemenke pšenice za sjetvu, ne razmišljajući da mijenja biljke u smjeru u kojem je trebao.

Tek u prošlom stoljeću čovjek je, još ne poznavajući zakone genetike, počeo svjesno ili ciljano koristiti selekciju, križajući one biljke koje su ga u najvećoj mjeri zadovoljile.

Međutim, metodom selekcije, osoba ne može dobiti fundamentalno nova svojstva u uzgojenim organizmima, jer je tijekom selekcije moguće izolirati samo one genotipove koji već postoje u populaciji. Stoga se za dobivanje novih pasmina i sorti životinja i biljaka koristi hibridizacija, križanje biljaka s poželjnim svojstvima i naknadni odabir iz potomstva onih jedinki kod kojih su korisna svojstva najizraženija. Primjerice, jedna sorta pšenice ima snažno stablo i otporna je na polijeganje, dok sorta s tankom slamčicom nije zaražena hrđom stabljike. Kod križanja biljaka dviju sorti u potomstvu se pojavljuju različite kombinacije svojstava. Ali odabrane su upravo one biljke koje istovremeno imaju jaku slamu i ne pate od hrđe stabljike. Tako nastaje nova sorta.

Glavne metode oplemenjivanja općenito, a posebno oplemenjivanja biljaka su selekcija i hibridizacija. Za biljke koje se unakrsno oprašuju, koristi se masovni odabir jedinki sa željenim svojstvima. Inače je nemoguće dobiti materijal za daljnje križanje. Na taj se način npr. dobivaju nove sorte raži. Ove sorte nisu genetski homogene. Ako se želi dobiti čista linija, odnosno genetski homogena sorta, tada se koristi individualna selekcija, u kojoj se samooprašivanjem dobiva potomstvo od jedne jedinke poželjnih svojstava. Ovom metodom dobivene su mnoge sorte pšenice, kupusa itd.

Za konsolidaciju korisnih nasljednih svojstava potrebno je povećati homozigotnost nove sorte. Ponekad se za to koristi samooprašivanje biljaka koje se unakrsno oprašuju. U ovom slučaju, štetni učinci recesivnih gena mogu se fenotipski očitovati. Glavni razlog za to je prijelaz mnogih gena u homozigotno stanje. U svakom organizmu, nepovoljni mutirani geni postupno se nakupljaju u genotipu. Najčešće su recesivni i ne pojavljuju se fenotipski. Ali kada se samooplode, prelaze u homozigotno stanje i dolazi do nepovoljne nasljedne promjene. U prirodi, kod samooplodnih biljaka, recesivni mutantni geni brzo prelaze u homozigotno stanje i takve biljke umiru, uništene prirodnom selekcijom.

Unatoč štetnim učincima samooprašivanja, ono se često koristi kod unakrsno oprašenih biljaka za dobivanje homozigotnih ("čistih") linija sa željenim svojstvima. To dovodi do smanjenja prinosa. Međutim, tada se vrši unakrsno oprašivanje između različitih samooplodnih linija i kao rezultat, u nekim slučajevima, dobivaju se hibridi visokog prinosa koji imaju svojstva koja je želio oplemenjivač. Ovo je metoda međulinijske hibridizacije, u kojoj se često opaža učinak heterozisa: hibridi prve generacije imaju visok prinos i otpornost na štetne učinke. Heteroza je tipična za hibride prve generacije, koji se dobivaju križanjem ne samo različitih linija, već i različitih sorti, pa čak i vrsta. Učinak heterozigotne (ili hibridne) snage jak je samo u prvoj hibridnoj generaciji, au sljedećim generacijama postupno opada. Glavni uzrok heterozisa je eliminacija štetne manifestacije nakupljenih recesivnih gena u hibridima. Drugi razlog je kombinacija dominantnih gena roditeljskih jedinki u hibridima i međusobno pojačavanje njihovih učinaka.

Eksperimentalna poliploidija se široko koristi u uzgoju biljaka, jer poliploide karakterizira brz rast, velika veličina i visok prinos. U poljoprivrednoj praksi široko se koriste triploidna šećerna repa, četveroploidna djetelina, raž i durum pšenica, kao i šestoploidna meka pšenica. Umjetni poliploidi se dobivaju pomoću kemikalija koje uništavaju vreteno diobe, zbog čega se duplicirani kromosomi ne mogu raspršiti, ostajući u jednoj jezgri. Jedna od takvih tvari je kolhicin. Korištenje kolhicina za proizvodnju umjetnih poliploida jedan je od primjera umjetne mutageneze koja se koristi u uzgoju biljaka.

Umjetnom mutagenezom i naknadnom selekcijom mutanata dobivene su nove visokoprinosne sorte ječma i pšenice. Istim metodama bilo je moguće dobiti nove sojeve gljiva koje proizvode 20 puta više antibiotika od izvornih oblika. Sada se u svijetu uzgaja više od 250 sorti poljoprivrednih biljaka, stvorenih fizičkom i kemijskom mutagenezom. To su sorte kukuruza, ječma, soje, riže, rajčice, suncokreta, pamuka, ukrasnog bilja.

Prilikom stvaranja novih sorti pomoću umjetne mutageneze, istraživači koriste zakon homologne serije N. I. Vavilova. Organizam koji je dobio nova svojstva kao rezultat mutacije naziva se mutant. Većina mutanata ima smanjenu sposobnost preživljavanja i iskorijenjeni su u procesu prirodne selekcije. Za evoluciju ili selekciju novih pasmina i sorti potrebne su one rijetke jedinke koje imaju povoljne ili neutralne mutacije.

Jedno od dostignuća suvremene genetike i oplemenjivanja je prevladavanje neplodnosti međuvrsnih hibrida. Po prvi put, G. D. Karpechenko je to uspio učiniti kada je dobio hibrid kupusa i rotkvice. Kao rezultat udaljene hibridizacije dobivena je nova kultivirana biljka - tritikale - hibrid pšenice i raži. Daljinska hibridizacija ima široku primjenu u voćarstvu.

Osnovni principi uzgoja životinja ne razlikuju se od principa uzgoja biljaka. Međutim, selekcija životinja ima neke značajke: karakterizira ih samo spolno razmnožavanje; uglavnom vrlo rijetka izmjena generacija (u većine životinja nakon nekoliko godina); broj jedinki u podmlatku je mali. Stoga je u uzgojnom radu sa životinjama važno analizirati ukupnost vanjskih obilježja, odnosno eksterijera, svojstvenih pojedinoj pasmini.

Jedno od najvažnijih dostignuća čovjeka u zoru njegovog formiranja i razvoja (prije 10-12 tisuća godina) bilo je stvaranje stalnog i prilično pouzdanog izvora hrane pripitomljavanjem divljih životinja. Glavni čimbenik pripitomljavanja je umjetna selekcija organizama koji zadovoljavaju ljudske zahtjeve. Domaće životinje imaju visoko razvijene individualne osobine, često beskorisne ili čak štetne za njihovo postojanje u prirodnim uvjetima, ali korisne za ljude. Na primjer, sposobnost nekih pasmina kokoši da proizvedu više od 300 jaja godišnje je lišena biološkog značenja, jer kokoš neće moći inkubirati toliki broj jaja. Stoga u prirodnim uvjetima ne mogu postojati udomaćeni oblici.

Domestikacija je dovela do slabljenja učinka stabilizirajuće selekcije, što je naglo povećalo razinu varijabilnosti i proširilo njezin spektar. Istodobno je pripitomljavanje pratila selekcija, najprije nesvjesna (odabir onih jedinki koje su bolje izgledale, mirnije naravi, imale druge čovjeku vrijedne osobine), zatim svjesna, odnosno metodična. Raširena uporaba metodičke selekcije usmjerena je na formiranje kod životinja određenih kvaliteta koje zadovoljavaju ljude.

Proces pripitomljavanja novih životinja radi zadovoljenja ljudskih potreba nastavlja se iu naše vrijeme. Na primjer, kako bi se dobila moderna i kvalitetna krzna, stvorena je nova grana stočarstva - uzgoj krzna.

Odabir roditeljskih oblika i vrsta križanja životinja provodi se uzimajući u obzir cilj koji je postavio uzgajivač. To može biti namjensko dobivanje određenog eksterijera, povećanje proizvodnje mlijeka, sadržaja mliječne masti, kakvoće mesa itd. Uzgojne životinje ocjenjuju se ne samo po vanjskim znakovima, već i po podrijetlu i kvaliteti potomaka. Stoga je potrebno dobro poznavati njihov pedigre. U uzgojnim farmama pri odabiru proizvođača uvijek se vodi evidencija rodovnica u kojoj se ocjenjuju vanjske osobine i produktivnost roditeljskih oblika kroz više generacija. Prema osobinama predaka, osobito po majčinoj liniji, može se s određenom vjerojatnošću suditi o genotipu proizvođača.

U uzgojnom radu sa životinjama uglavnom se koriste dvije metode križanja: autbriding i inbreeding.

Outbreeding, odnosno nesrodničko križanje između jedinki iste pasmine ili različitih pasmina životinja, uz daljnju strogu selekciju, dovodi do održavanja korisnih svojstava i njihovog jačanja u sljedećim generacijama.

Kod inbridinga se kao početni oblici koriste braća i sestre ili roditelji i potomci (otac-kći, majka-sin, rođaci itd.). Takvo križanje je u određenoj mjeri slično samooprašivanju kod biljaka, što također dovodi do povećanja homozigotnosti i, kao rezultat toga, do konsolidacije ekonomski vrijednih svojstava u potomstvu. Istodobno, homozigotizacija za gene koji kontroliraju proučavanu osobinu događa se to brže, što se bliže srodno križanje koristi za inbreeding. Međutim, homozigotizacija tijekom parenja u srodstvu, kao i kod biljaka, dovodi do slabljenja životinja, smanjuje njihovu otpornost na utjecaje okoline i povećava učestalost. Da bi se to izbjeglo potrebno je provoditi strogu selekciju jedinki vrijednih gospodarskih osobina.

U uzgoju, inbreeding je obično samo jedan korak u poboljšanju pasmine. Potom slijedi križanje različitih međulinjskih hibrida, čime neželjeni recesivni aleli prelaze u heterozigotno stanje i znatno se smanjuju štetni učinci srodstva.

Kod domaćih životinja, kao i kod biljaka, uočava se fenomen heteroze: tijekom križanja ili međuvrstnih križanja, hibridi prve generacije doživljavaju posebno snažan razvoj i povećanje održivosti. Klasičan primjer manifestacije heteroze je mazga - hibrid kobile i magarca. Ovo je snažna, izdržljiva životinja koja se može koristiti u mnogo težim uvjetima od roditeljskih oblika.

Heteroza se naširoko koristi u industrijskom uzgoju peradi (na primjer, tovnih pilića) i uzgoju svinja, budući da se prva generacija hibrida izravno koristi u gospodarske svrhe.

udaljena hibridizacija. Daljinska hibridizacija domaćih životinja manje je učinkovita od hibridizacije biljaka. Interspecifični hibridi životinja često su sterilni. Istodobno, obnova plodnosti kod životinja je teži zadatak, jer je nemoguće dobiti poliploide na temelju množenja broja kromosoma u njima. Istina, u nekim je slučajevima udaljena hibridizacija popraćena normalnom fuzijom gameta, običnom mejozom i daljnjim razvojem embrija, što je omogućilo dobivanje nekih pasmina koje kombiniraju vrijedne značajke obiju vrsta korištenih u hibridizaciji. Primjerice, u Kazahstanu je na temelju hibridizacije sitnorunih ovaca s divljim planinskim ovčarom argalijem stvorena nova pasmina finorunastih argalija merinosa koji, kao i argali, pasu na visokoplaninskim pašnjacima nedostupnim finom fleeced merinos. Oplemenjene pasmine domaćih goveda.

Zadaci suvremenog uzgoja

Stvaranje novih i poboljšanje starih sorti, pasmina i sojeva s gospodarski korisnim svojstvima.

Stvaranje tehnoloških visokoproduktivnih bioloških sustava koji maksimiziraju korištenje sirovina i energetskih resursa planeta.

Povećanje produktivnosti pasmina, sorti i sojeva po jedinici površine u jedinici vremena.

Poboljšanje potrošačkih kvaliteta proizvoda.

Smanjenje udjela nusproizvoda i njihova složena prerada.

Smanjenje udjela gubitaka od štetnika i bolesti.

Učenje N.I. Vavilov o središtima podrijetla kultiviranih biljaka

Doktrina izvornog materijala temelj je suvremenog uzgoja. Izvorni materijal služi kao izvor nasljedne varijabilnosti - osnova za umjetnu selekciju. N.I. Vavilov je utvrdio da na Zemlji postoje područja s posebno visokom razinom genetske raznolikosti kultiviranih biljaka i identificirao glavna središta podrijetla kultiviranih biljaka (u početku je N.I. Vavilov identificirao 8 centara, ali je njihov broj zatim smanjio na 7). Za svako središte utvrđene su najvažnije poljoprivredne kulture koje su za njega karakteristične.

1. Tropsko središte – obuhvaća teritorije tropske Indije, Indokine, Južne Kine i otoke jugoistočne Azije. Najmanje jedna četvrtina svjetske populacije još uvijek živi u tropskoj Aziji. U prošlosti je relativna naseljenost ovog područja bila još značajnija. Otprilike jedna trećina trenutno uzgajanih biljaka potječe iz ovog središta. Rodno je mjesto biljaka poput riže, šećerne trske, čaja, limuna, naranče, banane, patlidžana, kao i velikog broja tropskog voća i povrća.

2. Istočnoazijsko središte - obuhvaća umjerene i suptropske dijelove središnje i istočne Kine, Koreje, Japana i veći dio o. Tajvan. Na ovom području također živi otprilike jedna četvrtina svjetskog stanovništva. Oko 20% svjetske kulturne flore potječe iz istočne Azije. Ovo je rodno mjesto biljaka kao što su soja, proso, persimmon i mnoge druge povrtne i voćne kulture.

3. Jugozapadno azijsko središte - obuhvaća teritorije unutarnje uzvisine Male Azije (Anatolija), Iran, Afganistan, Središnju Aziju i Sjeverozapadnu Indiju. Ovdje se također nadovezuje Kavkaz, čija je kulturna flora, kako su pokazala istraživanja, genetski povezana sa zapadnom Azijom. Domovina meke pšenice, raži, zobi, ječma, graška, dinje.

Ovaj centar se može dalje podijeliti na sljedeća žarišta:

a) Kavkaski s mnogo izvornih vrsta pšenice, raži i voća. Za pšenicu i raž, kako pokazuju komparativne studije, ovo je najvažnije svjetsko žarište njihova podrijetla vrsta;

b) zapadna Azija, uključujući Malu Aziju, unutarnju Siriju i Palestinu, Transjordan, Iran, sjeverni Afganistan i središnju Aziju zajedno s kineskim Turkestanom;

c) Sjeverozapadna Indija, uključujući, uz Punjab i susjedne provincije Sjeverne Indije i Kašmira, također Balochistan i Južni Afganistan.

Oko 15% svjetske kulturne flore potječe s ovog područja. Divlji rođaci pšenice, raži i raznog europskog voća ovdje su koncentrirani u iznimnoj raznolikosti vrsta. Ovdje je do sada za mnoge vrste moguće pratiti kontinuirani niz od uzgojenih do divljih oblika, odnosno utvrditi očuvane veze divljih oblika s kultiviranima.

4. Sredozemno središte – obuhvaća zemlje smještene na obalama Sredozemnog mora. Ovo značajno geografsko središte, koje su u prošlosti karakterizirale najveće drevne civilizacije, dalo je oko 10% kultiviranih biljnih vrsta. Među njima su durum pšenica, kupus, cikla, mrkva, lan, vinova loza, masline i mnoge druge povrtne i krmne kulture.

5. Abesinsko središte. Ukupan broj kultiviranih biljnih vrsta koje su svojim podrijetlom povezane s Abesinijom ne prelazi 4% svjetske kulturne flore. Abesiniju karakterizira niz endemskih vrsta, pa čak i rodova kultiviranih biljaka. Među njima su stablo kave, lubenica, teff žitarica (Eragrostis abyssinica), nugat uljarica (Guizolia ahyssinica), posebna vrsta banane.

Unutar Novog svijeta uspostavljena je nevjerojatno stroga lokalizacija dva centra specijacije glavnih kultiviranih biljaka.

6. Središnje američko središte, koje pokriva golemo područje Sjeverne Amerike, uključujući južni Meksiko. U ovom centru mogu se razlikovati tri centra:

a) planinski južni meksički,

b) Srednja Amerika,

c) Zapadnoindijski otok.

Oko 8% raznih kultiviranih biljaka potječe iz središta Srednje Amerike, kao što su kukuruz, suncokret, američki pamuk, kakao (čokoladno drvo), niz graha, bundeva, mnogo voća (guayava, anons i avokado).

7. Središte Anda, unutar Južne Amerike, ograničeno na greben Anda. Ovo je rodno mjesto krumpira i rajčice. Odatle potječu stablo cinchona i grm koke.

Zakon homolognih nizova

Sistematizirajući doktrinu izvornog materijala, N.I. Vavilov je formulirao zakon homoloških nizova (1920.):

1. Vrste i rodovi koji su genetski bliski karakteriziraju slični nizovi nasljedne varijabilnosti s takvom pravilnošću da se, znajući broj oblika unutar jedne vrste, može predvidjeti pojava paralelnih oblika u drugim vrstama i rodovima. Što su rodovi i vrste genetski bliži u općem sustavu, to je potpunija sličnost u nizu njihove varijabilnosti.

2. Cijele porodice biljaka općenito karakterizira određeni ciklus varijabilnosti koji prolazi kroz sve rodove i vrste koje čine obitelj.

Izbor je znanost o metodama za stvaranje visokoproduktivnih sorti biljaka, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama.

Suvremena selekcija je veliko područje ljudske djelatnosti, koje predstavlja spoj različitih grana znanosti, proizvodnje poljoprivrednih proizvoda i njihove složene prerade.

Zadaci suvremenog uzgoja

Stvaranje novih i poboljšanje starih sorti, pasmina i sojeva s gospodarski korisnim svojstvima.

Stvaranje tehnoloških visokoproduktivnih bioloških sustava koji maksimiziraju korištenje sirovina i energetskih resursa planeta.

Povećanje produktivnosti pasmina, sorti i sojeva po jedinici površine u jedinici vremena.

Poboljšanje potrošačkih kvaliteta proizvoda.

Smanjenje udjela nusproizvoda i njihova složena prerada.

Smanjenje udjela gubitaka od štetnika i bolesti.

Teorijske osnove selekcije je genetika, budući da upravo poznavanje zakona genetike omogućuje svrhovito kontroliranje pojave mutacija, predviđanje rezultata križanja i pravilan odabir hibrida. Kao rezultat primjene znanja iz genetike, moguće je stvoriti više od 10.000 sorti pšenice na temelju nekoliko izvornih divljih sorti, dobiti nove sojeve mikroorganizama koji izlučuju bjelančevine hrane, ljekovite tvari, vitamine itd.

Metode odabira ostaju glavne specifične metode selekcije hibridizacija i umjetna selekcija.Hibridizacija

Križanje organizama s različitim genotipovima glavna je metoda za dobivanje novih kombinacija svojstava.

Postoje sljedeće vrste križeva:

Intraspecifični križanje- križaju se različiti oblici unutar vrste (ne nužno sorte i pasmine). Međuvrsna križanja također uključuju križanja organizama iste vrste koji žive u različitim uvjetima okoliša.

blisko povezani križevi indukcija kod biljaka i inbriding kod životinja. Koriste se za dobivanje čistih linija.

Međuredni križevi- križaju se predstavnici čistih linija (iu nekim slučajevima - različite sorte i pasmine). Povratna križanja (stražnji križevi) su križanja hibrida (heterozigota) s roditeljskim oblicima (homozigoti). Na primjer, križanja heterozigota s dominantnim homozigotnim oblicima koriste se za sprječavanje fenotipske ekspresije recesivnih alela.

Analizirajući križeve- to su križanja dominantnih oblika s nepoznatim genotipom i recesivno-homozigotnih linija testera.

udaljeni križanje- međuvrsni i međugenerički. Obično su udaljeni hibridi sterilni i razmnožavaju se vegetativno.

Selekcija je proces različitog (nejednakog) razmnožavanja genotipova. Istodobno, ne treba zaboraviti da se zapravo selekcija provodi prema fenotipovima u svim fazama ontogeneze organizama (pojedinaca). Dvosmislen odnos između genotipa i fenotipa uključuje testiranje odabranih biljaka na potomstvo.

Masovni izbor- Odabrana je cijela grupa. Na primjer, sjeme najboljih biljaka kombinira se i sije zajedno. Masovna selekcija smatra se primitivnim oblikom selekcije, budući da ne dopušta eliminiranje utjecaja modifikacijske varijabilnosti (uključujući dugotrajne modifikacije). Koristi se u proizvodnji sjemena. Prednost ovog oblika selekcije je očuvanje visoke razine genetske raznolikosti u odabranoj skupini biljaka.

Individualni odabir- odabiru se pojedinačni pojedinci, a sjemenke sakupljene od njih sije se odvojeno. Individualna selekcija smatra se progresivnim oblikom selekcije jer eliminira učinak modifikacijske varijabilnosti.

Vrsta obiteljskog odabira je sib odabir . Osnova sib-selekcije je selekcija za najbliže srodnike (braću i sestre – braću i sestre). Poseban slučaj sib-selekcije je selekcija suncokreta na sadržaj ulja metoda polovica. Kod ove metode, cvat (košara) suncokreta se dijeli na pola. Sjemenke jedne polovice provjeravaju se na sadržaj ulja: ako je sadržaj ulja visok, onda se druga polovica sjemenki koristi u daljnjem uzgoju.

Lekcija u 9. razredu “Genetske osnove selekcije organizama. Zadaci suvremene selekcije»

Cilj: dati pojam selekcije, njezine metode, ciljeve i rezultate, pokazati da je teorijska osnova selekcije genetika.

Oprema i materijal: tablice s prikazima životinjskih pasmina i biljnih vrsta.

Osnovni pojmovi i pojmovi: selekcija, umjetna selekcija, pasmina, sorta, soj, zoniranje, hibridizacija, nesvjesna selekcija, metodska selekcija, masovna selekcija, individualna selekcija.

Struktura i sadržaj lekcije

1. Aktualizacija temeljnih znanja i motivacija obrazovne aktivnosti

Pitanja za studente.
1) Koje vrste biljaka i pasmine životinja poznajete?
2) Kako su uzgajivači došli do ovih sorti i pasmina?
3) zahvaljujući čemu uzgajivači dobivaju takvu raznolikost sorti?
4) Može li znanje o genetskim karakteristikama organizama doprinijeti procesu selekcije?

2. Učenje novog gradiva

Učiteljeva priča.
Zadaci i metode suvremenog uzgoja.
Oplemenjivanje je znanost o metodama stvaranja biljnih sorti, životinjskih pasmina i sojeva mikroorganizama sa osobinama koje su potrebne čovjeku. Najznačajnije uspjehe postigla je aktivnim korištenjem dostignuća genetike, koja je bila teorijska osnova selekcije. U procesu odabira, u pravilu, postoji nekoliko faza:
Obrazloženje svrhe i ciljeva selekcije;
Izrada i izbor izvornog materijala;
Razvoj sheme uzgoja, postupak uzgoja (uključujući razne metode uzgoja);
Ispitivanje sorti.
Pojava znanstvene selekcije povezana je s evolucijskim učenjem C. Darwina, eksperimentalnim studijama G. Mendela, V. Johansena, uzgajivača I. V. Michurina, L. Burbanka, čiji su radovi poslužili kao osnova za razvoj teorije selekcije. S druge strane, otkriće u genetici pridonijelo je razvoju metoda procesa selekcije i povećanju učinkovitosti umjetne selekcije. Na primjer, otkrića Mendelovih zakona omogućila su namjenski odabir parova za križanje, a uspostavljanje središta podrijetla kultiviranih biljaka od strane N. I. Vavilova i opravdanje zakona homolognog niza nasljedne varijabilnosti omogućilo je uzgajivačima da razviti metode za učinkovito traženje izvornog materijala. Proučavanje prirode nasljeđivanja ekonomski vrijednih svojstava pridonijelo je stvaranju cijelog sustava križanja i omogućilo kombiniranje različitih svojstava biljaka.
N. I. Vavilov učinio je mnogo na razvoju teorijskih osnova selekcije i razjašnjenju definicije selekcije kao samostalne znanosti. Dajući opću definiciju uzgoja kao znanosti, N. I. Vavilov je napisao: „Selekcija je u biti ljudska intervencija u oblikovanju životinja i biljaka; drugim riječima, selekcija je evolucija usmjerena voljom čovjeka "N.I. Vavilov je naglasio visok stupanj složenosti selekcije kao znanstvene discipline i smatrao da se sastoji od
Pouke o izvornoj građi;
Učenja o nasljednoj varijabilnosti;
Učenja o ulozi okoliša u prepoznavanju sortnih svojstava;
Teorije hibridizacije;
Teorije procesa selekcije;
Doktrina glavnih pravaca u selekcijskom radu (npr. selekcija nije imunitet);
Privatni odabir.
Korištenje različitih metoda u procesu uzgoja dovelo je do stvaranja novog smjera - sintetskog uzgoja. Temelji se na korištenju izvornog materijala nastalog hibridizacijom različitih sorti i oblika. Osnova sintetske selekcije je rekombinacija i transgresija. U kombiniranom sintetskom uzgoju, u jednoj hibridnoj biljci kombiniraju se svojstva i svojstva dvaju ili više roditeljskih oblika. Zadatak oplemenjivača je odabrati i genetski stabilizirati hibridne biljke koje najuspješnije objedinjuju ova svojstva i svojstva. Transgresivna sintetička selekcija temelji se na selekciji kod jedinki koje se nakon hibridizacije odvajaju od generacije s transgresijama, tj. s pozitivnim svojstvima koja su izraženija nego kod roditelja. Uspjeh transgresivne sintetske selekcije ovisi o ispravnoj identifikaciji roditeljskih parova koji su sposobni proizvesti transgresije pri križanju.
Prezentacija materijala o biljnim sortama, pasminama životinja, sojevima mikroorganizama.
Priča o oblicima umjetne selekcije.

3. Generalizacija, sistematizacija i kontrola znanja i vještina učenika

Razgovor.
1) Navedite grane praktične primjene genetike.
2) Navedite glavne zadaće suvremenog uzgoja.
3) Kakvu ulogu igra raznolikost početnog rasplodnog materijala za uzgoj?
4) Definirajte: što je sorta?

4. Samostalni rad studenata

Dajte odgovore na pitanja.
1) Koji je mehanizam umjetne selekcije?
2) Što se nazivaju sojevi?
3) Kako se naziva skup mjera kojima se provjerava usklađenost svojstava pojedinih pasmina ili sorti s uvjetima određene prirodne zone?
5) Zašto se sorte i pasmine ne mogu nazvati vrstama?

5. Domaća zadaća

ŠTO JE SELEKCIJA.

Riječ "selekcija" dolazi od lat. "selectio", što u prijevodu znači "izbor, odabir". Oplemenjivanje je znanost koja razvija nove načine i metode za dobivanje biljnih sorti i njihovih hibrida, pasmina životinja. To je također grana poljoprivrede koja se bavi uzgojem novih sorti i pasmina sa svojstvima potrebnim čovjeku: visoka produktivnost, određena kvaliteta proizvoda, otpornost na bolesti, dobro prilagođena određenim uvjetima rasta.

GENETIKA KAO TEORIJSKA OSNOVA SELEKCIJE.

Teorijska osnova selekcije je genetika - znanost o zakonitostima nasljeđivanja i varijabilnosti organizama i metodama upravljanja njima. Proučava obrasce nasljeđivanja karakteristika i svojstava roditeljskih oblika, razvija metode i tehnike za upravljanje nasljeđem. Primjenjujući ih u praksi pri uzgoju novih sorti biljaka i životinjskih pasmina, osoba dobiva potrebne oblike organizama, a također kontrolira njihov individualni razvoj montogenezom. Temelje suvremene genetike postavio je češki znanstvenik G. Mendel, koji je 1865. godine utvrdio načelo diskretnosti, odnosno diskontinuiteta, nasljeđivanja znakova i svojstava organizama. U pokusima s graškom, istraživač je pokazao da se karakteristike roditeljskih biljaka ne uništavaju ili miješaju tijekom križanja, već se prenose na potomke ili u obliku karakterističnom za jednog od roditelja, ili u srednjem obliku, koji se ponovno pojavljuje u sljedećim generacijama u određenim kvantitativni odnosi. Njegovi pokusi također su dokazali da postoje materijalni nositelji naslijeđa, kasnije nazvani geni. Oni su specifični za svaki organizam. Početkom dvadesetog stoljeća američki biolog T. H. Morgan potkrijepio je kromosomsku teoriju nasljeđa prema kojoj su nasljedne osobine određene kromosomima – organelama jezgre svih tjelesnih stanica. Znanstvenik je dokazao da su geni linearno smješteni među kromosomima i da su geni jednog kromosoma međusobno povezani. Osobina je obično određena parom kromosoma. Tijekom formiranja zametnih stanica, upareni kromosomi se razilaze. Njihov puni set se obnavlja u oplođenoj stanici. Dakle, novi organizam prima kromosome od oba roditelja, te s njima nasljeđuje određene osobine. Dvadesetih godina prošlog stoljeća pojavile su se i počele razvijati mutacijska i populacijska genetika. Populacijska genetika je područje genetike koje proučava glavne čimbenike evolucije - naslijeđe, varijabilnost i selekciju - u specifičnim okolišnim uvjetima, populacijama. Utemeljitelj ovog smjera bio je sovjetski znanstvenik S. S. Chetverikov. Mutacijsku genetiku ćemo razmatrati paralelno s mutagenezom. U 30-ima je genetičar N. K. Koltsov sugerirao da su kromosomi divovske molekule, predviđajući na taj način pojavu novog pravca u znanosti - molekularne genetike. Kasnije je dokazano da se kromosomi sastoje od proteina i molekula deoksiribonukleinske kiseline (DNK). Molekule DNK sadrže nasljednu informaciju, program za sintezu proteina, koji su osnova života na Zemlji. Moderna genetika se svestrano razvija. Ima mnogo smjerova. Izdvojiti genetiku mikroorganizama, biljaka, životinja i ljudi. Genetika je usko povezana s drugim biološkim znanostima – evolucijskom teorijom, molekularnom biologijom, biokemijom. To je teorijska osnova selekcije. Na temelju genetskih istraživanja razvijene su metode za dobivanje hibrida kukuruza, suncokreta, šećerne repe, krastavaca, kao i hibrida i križanaca životinja s heterozisom zbog (heterozis je ubrzanje rasta, povećanje veličine, povećanje vitalnosti). i produktivnost hibrida prve generacije u usporedbi s roditeljskim organizmima) povećana produktivnost.