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
