Загрузил Виктория Рыбачук

Лекция Рыбачук В.А. Генетические основы селекции

Реклама
Лекция 14.04.2020
Био-б17 Рыбачук В.А.
Генетические основы селекции
Селекция – наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород
животных и штаммов микроорганизмов.
Задачи селекции:
1. Создание новых и совершенствование старых сортов, пород и штаммов с
хозяйственно-полезными признаками.
2.
Создание технологичных высокопродуктивных биологических систем,
максимально использующих сырьевые и энергетические ресурсы планеты.
3. Повышение продуктивности пород, сортов и штаммов с единицы площади за
единицу времени.
4.
Повышение потребительских качеств продукции.
5.
Уменьшение доли побочных продуктов и их комплексная переработка.
6.
Уменьшение доли потерь от вредителей и болезней.
Для селекции используют исходный материал(ИМ).
ИМ является:
 Сорта и породы, возделываемые и разводимые в настоящее время.
 Сорта и породы, вышедшие из производства, но представляющие большую
генетическую и селекционную ценность по отдельным параметрам.
 Местные сорта и дикие сородичи растений и животных
 Дикие виды
 Экспериментально созданные генетические линии
Для получения исходного материала используют метод индуцированного мутагенеза
(штаммы микроорганизмов, продуцентов антибиотиков). Для его получения используют
физические мутагены и специально созданные химические супермутагены (например, Nметил-N-нитрозомочевина).
Cелекционный процесс. Методы селекции
Cелекционный процесс- комплекс мероприятий, выполняемых селекционером от начала
работы до создания нового сорта (породы, штамма)
Методы селекции: гибридизация и искусственный отбор.
•
Гибридизация - основной метод получения новых сочетаний признаков
•
Она необходима для предотвращения инбредной депрессии
Выделяют несколько типов скрещивания:
1. Внутривидовые скрещивания – скрещиваются разные формы в пределах вида. Оно
лежит в основе большинства других скрещиваний.
2. Близкородственные скрещивания – инцухт у растений и инбридинг у животных.
3. Межлинейные скрещивания – скрещивание чистых линий для подавления
инбредной депрессии
4. Отдаленные скрещивания – межвидовые и межродовые (гибриды бесплодны и их
размножают вегетативным путем;
5. Соматическая гибридизация –гибридизация, основанная на слиянии соматических
клеток совершенно несходных организмов
Гетерозис
Гетерозис – гибридная сила, особенно в F1.
Существует две теории:
1. Теория доминирования (при скрещивании гомозигот у гибридов F1 неблагоприятные
рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние)
2. Соматическая гибридизация –гибридизация, основанная на слиянии соматических
клеток совершенно несходных организмов)
Искусственный отбор. Формы отбора
Массовый отбор – отбору подвергается вся группа:
 семена с лучших растений объединяются и высеваются совместно
 примитивная форма отбора, поскольку не позволяет устранить
модификационной изменчивости
влияние
Достоинство: сохранение высокого уровня генетического разнообразия в селектируемой
группе растений.
Индивидуальный отбор – отбираются отдельные особи, и собранные с них семена
высеваются раздельно
 прогрессивная форма отбора - исключает влияние модификационной
изменчивости.
В селекции перекрестноопыляющихся растений используется особая форма
индивидуального отбора – семейный отбор (семена, собранных с одного растения) и
индивидуально-семейный.
Негативный - отбраковываются худшие особи
Позитивный - оставляются для дальнейшего воспроизведения лучшие особи
Модальный - для разведения оставляются типичные для данного сорта или данной породы
особи; применяется для сохранения устойчивых сочетаний генов.
Сознательный и бессознательный отбор
 сознательный (методический) - заранее планируется конечный результат
 бессознательный - селекционер контролирует только некоторые,
интересующие его признаки.
Многократный и однократный отбор
 Многократный- ведется в течение многих поколений. Используется при высоком
уровне генетического разнообразия исходного материала в каждом поколении часть
растений используется для сортоиспытания, а часть – сохраняется в качестве
исходного материала
 Однократный- используется в том случае, если отобранные растения не дают
расщепления в последующих поколениях отбор эффективен при семенном
размножении самоопыляющихся растений при наличии в исходном материале
гомозигот, фенотипически отличающихся от гетерозигот в результате создаются
чистые линии, в которых дальнейший отбор неэффективен.
Учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений
Вавилов установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем
генетического разнообразия культурных растений
1. Тропический центр –троп. Индии, Индокитай, Южный Китай и островов ЮгоВосточной Азии. Растения - как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин,
банан, баклажан, тропические плодовые и овощные культуры.
2. Восточноазиатский центр – умеренные и субтропические части Центрального и
Восточного Китая, Корея, Япония и большую часть о. Тайвань. Растения - соя,
просо, хурма, многих других овощных и плодовых культур.
3. Юго-западноазиатский центр –нагорная Малая Азия, Иран, Афганистан, Среднея
Азия и Северо-Западная Индия, Кавказ. Растения - мягкая пшеница, рожь, овес,
ячмень, горох, дыня.
4. Средиземноморский центр –страны, расположенные по берегам Средиземного моря
(древнейшие цивилизации). Растения - твердые пшеницы, капуста, свекла, морковь,
лен, виноград, маслина, множество других овощных и кормовых культур.
5. Абиссинский центр. Абиссиния-эдемичные виды - как кофейное дерево, арбуз,
хлебный злак тэфф, своеобразное масличное растение нуг, особый вид банана.
6. Центральноамериканский центр-Северная Америка, Южная Мексика. Кукуруза,
подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное
дерево), ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).
7. Андийский центр, в пределах Южной Америки, приуроченный к Андийскому
хребту. Это родина картофеля, томата, хинное дерево и кокаиновый куст.
Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова (1920 г.):
1. Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами
наследственной изменчивости
2. Целые семейства растений характеризуются определенным циклом изменчивости,
проходящей через все роды и виды, составляющие семейство.
Теоретическое и практическое значение закона гомологических рядов:
 руководство для селекционеров, позволяет предсказать возможные варианты
признаков.
 Н. И. Вавилов впервые осуществил целенаправленный поиск редких или
мутантных аллелей в природных популяциях и популяциях культурных
растений.
Селекция микроорганизмов
Микроорганизмы – это сборная группа, включающая бактерии, актиномицеты, настоящие
грибы и др.
Особенности микроорганизмов как объекта селекции:
 высокая скорость размножения
 гаплоидность или полиплоидия
 способность переносить высокие дозы мутагенов
Микроорганизмы используются в:
хлебопечении, производство кисломолочных и других продуктов для получения
ферментов, амк, антибиотиков, БАВов, в качестве бактериальных удобрений, для
утилизации разнообразных отходов и т. д.
Научная основа микробиологической промышленности – умение создавать
микроорганизмы с новыми, заранее определенными генетическими свойствами и умение
использовать их в промышленных масштабах
Особенности селекции микроорганизмов
 Неограниченное количество материала (за несколько дней в чашках Петри или
пробирках можно вырастить млрд. клеток)
 Более эффективное использование мутационного процесса (геном микроорганизмов
гаплоидный, поэтому мутации выявляются в первом поколении)
 Простая организация бактерий (малое количество генов, простая генетическая
регуляция)
Конъюгация – обмен генетическим материалом между бактериями –создание штамма
Pseudomonas putida –утилизирует углеводороды нефти
Трансдукция – перенос генов из одной бактерии в другую посредством бактериофаги
Трансформация – перенос ДНК, изолированной из одних клеток, в другие
Амплификация – увеличение числа копий нужного гена
Скачать