Селекция Селекция — это наука о создании и улучшении пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов Искусственный мутагенез Искуственный мутагенез — это метод, при котором у организмов искусственно, направленно (индуцировано) вызываются мутации — приводит к генетическому разнообразию у потомства Применяется для РАСТЕНИЙ Так получают полиплоидные растения (проводят полиплоидизацию) Для этого: обрабатывают ростки растения веществом колхицином, из-за чего разрушается веретено деления, и при деление число хромосом в клетках умножается (хромосомы не расходятся) Растения-полиплоиды полезны для человека: они имеют большие плоды, дают больше урожая и более жизнеспособны Животные-полиплоиды практически не жизнеспособны, поэтому человек не проводит искусственный мутагенез на животных, это практически бесполезно 1 Искусственный отбор Индивидуальный Массовй По генотипу По фенотипу Производится для животных Производится для растений НО! “по экстрерьеру” - для животных Гибридологический метод в селекции Инбридинг Аутбридинг Скрещивание близкородственных форм Скрещивание неблизкородственных форм — Проводится для повышения гомозиготности потомства и закрепления полезных признаков — Проводится для повышения гетерозиготности потомства и усиления полезных признаков * Гетерозис (явление гибридной силы) — явление, при котором гетерозиготное гибридное потомство превосходит родителей по урожайности, плодовитости, жизнеспособности и т. д. (но в каждом следующем поколении гибридная сила убывает) Внутривидовая гибридизация Отдаленная гибридизация Г. Д. Карпеченко — гибрид редьки и капусты 2 Гибриды Стерильные (бесплодные) Большинство Фертильные (плодовитые) Очень мало Примеры гибридов: Мул = кобыла (самка) + осёл (самец) Лошак = ослица (самка) + жеребец (самец) — противоположность мула Лигр = тигрица (самка) + лев (самец) Тигон = львица (самка) + тигр (самец) — противоположность лигра Бестер = белуга + стерлядь Нар = двугорбый верблюд + одногорбый верблюд Тритикале = пшеница + рожь Испытание по потомству Производится для животных Необходим для оценки непроявляющихся качеств самцов (молочность, например) по их потомству женского пола Вклад Н.И. Вавилова в селекцию 1 Учение о центрах происхождения культурных растений: Каждая с/х культура лучше всего развивается в условиях, которые наиболее схожи с теми, откуда произо- шло это растение Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений: 1 - Тропический ( Индомалайский) 2 - Восточноазиатский 3 - Юго- западноазиатский 4 - Средиземноморский 5 - Абиссинский 6 - Центральноамериканский 7 - Андинский 3 Тропический (Индомалайский) - Индия, Индокитай, юго- восток Азии. Сахарный тростник, рис, огурец, банан, манго Восточноазиатский - Китай, Корея, Япония, Тайвань Соя, яблоня, просо, апельсин, слива, чай Юго- западно азиатский - Аравийский полуостров, малая и средняя Азия, Кавказ. Мягкая пшеница, рожь, горох, чечевица, абрикос, груша, виноград Средиземноморский - Юг Европы, север Африки Капуста, свекла , маслины Абиссинский - Африка и Эфиопия Кофе, твёрдая пшеница, ячмень Центральноамериканский - юг Мексики, карибский бассейн Кукуруза, тыква, перец, фасоль, хлопчатник, какао Андинский - Южная Америка Ананас, картофель, кокаиновый куст 2 Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: Виды и роды, близкие генетически (связанные общим происхождением), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости Например, у мягкой, твердой пшеницы и ячменя существуют безостые, короткоостые и остистые колосы Остистая форма Короткоостая форма Безостая форма Зная наследственные изменения у одного вида или рода, можно «предсказать» похожие наследственные изменения у родственных видов и родов (и целенаправленно подбирать материал для селекции, чем и пользуются селекционеры) Чем ближе виды или роды между собой генетически, тем больше у них проявляется сходство в наследственных изменениях 4 Вклад И.В. Мичурина в селекцию Все методы направлены на преодоление нескрещиваемости растений и получения гибридов с ценными признаками: И.В. Мичурин 1 Метод ментора — два растения прививали друг другу, одно из них становилось «воспитателем» (ментором) для другого Прививка — способ искусственного вегетативного размножения растений Развитие одного растения шло под влиянием веществ, вырабатываемых «воспитателем», селекционер при этом добивается развития нужных ему качеств 2 Метод посредника — два растение не могут скреститься напрямую, тогда берут «посредника», одно растение скрещивают с «посредником» и получают гибрид, с которым скрещивают второе растение 3 Метод опыления смесью пыльцы — применялся, когда растение одного вида плохо принимало пыльцу растения другого вида, что приводило к нескрещиваемости видов. Брали нужную пыльцу, смешивали с чужой пыльцой, которая способствовала лучшему восприятию пыльцы растением 4 Метод предварительного вегетативного сближения — растения перед скрещиванием предварительно прививают друг на друге 5 Биотехнология Биотехнология — наука, изучающая возможности модификации живых организмов для обеспечения потребностей человека Основные направления биотехнологии Микробиологический синтез Микробиологический синтез — использование микроорганизмов для получения ферментов, витаминов, антибиотиков, гормонов, лекарственных препаратов и других веществ — Выведенные человеком микроорганизмы вырабатывают нужные ему вещества в огромных масштабах Генная инженерия Генная (генетическая) инженерия — искусственная перестройка генетической информации — Ген из генотипа одного организма зводится в генотип другого организма — Очень распространён метод рекомбинантных плазмид! нуклеоид Это наша бактериальная клетка. Её генетический аппарат состоит из нуклеоида и из множества плазмид. Человек научился делать с плазмидами бактерий всё, что душе угодно! 1 плазмиды Этапы метода рекомбинантных плазмид Рестрикция — Проводится с помощью особого фермента — рестриктазы Фермент рестриктаза — это специальные «генетические ножницы» Из ДНК одного организма (к примеру, человека) при помощи рестриктазы вырезают нужный ген, а из плазмиды бактерии вырезают свободное место такого же размера, в которое встанет этот ген — В плазмиду при помощи фермента лигазы «вшивают» нужный ген, чтобы создать вектор (новую, реком- бинантную плазмиду) Трансформация — Трансформация — введение получившегося вектора в бактерию Посмотрим, как это выглядит: 1 Бактерия с исходной плазмидой 2 Выделенная из бактерии исходная плазмида 3 Создание вектора (соединение обрезанной исходной плазмиды и гена, вырезанного из ДНК другого организма) 4 Новая, рекомбинантная плазмида (вектор) 5 Бактерия с рекомбинантной плазмидой (вектором) Традиционно, в генной инженерии активно используют кишечную палочку, которая живет в кишечнике человека Благодаря упорной работе генетиков и кишечной палочки получают: 1 Гормон роста — соматотропин 2 Гормон инсулин (раньше получали из поджелудочных желёз коров и свиней) 3 Белок интерферон (белок иммунитета, который вырабатывается в ответ на попадание в организм вирусов и патогенных бактерий) 2 Клеточная инженерия Клеточная инженерия — основана на культивировании клеток и тканей на питательных средах — Метод культуры клеток и тканей — выращивание из отдельных клеток целых тканей (к примеру, так полу- чают биомассу женьшеня, из которой добывают экстракт для нужд медицины) — Гибридизация клеток (объединение их протопластов — всего живого содержимого) — Слияние эмбрионов животных для получения химерных животных — Клонирование растений и животных 3