Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Кадетская школа №1 имени Ф.Ф.Ушакова.

Виды селекции.

Выполнил:

Резанов Дмитрий Васильевич

ученик 10 класса.

Проверил: Попето Инесса Вячеславовна-

учитель биологии и химии

Г.Хабаровск

2013 г

Содержание:

Введение…………………………………………………………………3

1. Общие сведения о селекции……………………………………...4

2. История возникновения науки…………………………………...5

3. Виды селекции.

3.1. Селекция и генетика…………………………………………6

А) Системы скрещивания в селекции………………………8

Б) Отбор в селекции………………………………………..10

В) Наследуемость……………………………………………11

3.2. Селекция растений…………………………………….........12

3.3. Селекция животных

А) Особенности селекции………………………………….14

Б) Процесс одомашнивания……………………………….15

В) Отбор и типы скрещивания………………………..........16

Заключение……………………………………………………………18

Источники……………………………………………………………..19

Приложение……………………………………………………………20

Введение

Цель исследования: рассмотреть понятие селекции и виды селекции.

В процессе становления человека как вида ему пришлось не только защищаться от диких зверей, устраивать убежища и тому подобное, но и обеспечивать себя пищей. Поиск съедобных растений и охота – не очень надежные источники пищи, и голод был постоянным спутником первобытных людей. Естественный отбор на интеллект и развитие общественных отношений в первобытном стаде создавали возможность организации искусственной среды обитания для человека, уменьшающей его зависимость от природных условий. Одним из крупнейших достижений человека на заре его развития явилось создание постоянного, регулируемого в соответствии с потребностями источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений.

Эта тема заинтересовала меня, так как при помощи селекции, ученые смогут поднять урожайность сельхозкультур втрое, ведь население в мире неуклонно растёт. С её помощью можно избавить человечество от голода и болезней.

Общие сведения о селекции

Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных. Теоретической основой селекции является генетика, так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. В результате применения знаний по генетике удалось создать более 10000 сортов пшеницы на основе нескольких исходных диких сортов, получить новые штаммы микроорганизмов, выделяющих пищевые белки, лекарственные вещества, витамины и т. п.

К задачам современной селекции относится создание новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Выдающийся генетик и селекционер академик Н. И. Вавилов писал, что селекционеры должны изучать и учитывать в своей работе следующие основные факторы: исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных; наследственную изменчивость; роль среды в развитии и проявлении нужных селекционеру признаков; закономерности наследования при гибридизации; формы искусственного отбора, направленные на выделение и закрепление необходимых признаков.

Н.И. Вавилов

История возникновения науки

Селекция растений возникла и развивалась одновременно с земледелием. В истории их развития легко проследить общую закономерность: последовательное улучшение условий возделывания растений сопровождалось созданием сортов, способных их использовать. Н. И. Вавилов отмечал, что культура поля, культура растений шли параллельно общей человеческой культуре.
В процессе производственной деятельности человек непрерывно совершенствует все возделываемые растения. Это выражается в создании новых, лучших сортов.
В истории развития приемов выведения новых сортов культурных растений можно выделить четыре этапа: примитивная, народная, промышленная и научная селекция. Н. И. Вавилов писал: «Селекцию можно рассматривать как науку, как искусство и как определенную отрасль сельскохозяйственного производства».

Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII веков отбор происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении. Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию, а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.

Виды селекции:

Селекция и генетика

С елекция — наука, отрасль практической деятельности, направленная на создание пород животных, сортов растений, штаммов грибов и бактерий, обладающих ценными для человека свойствами. Эти свойства могут быть самыми различными: урожайность, засухо- и морозоустойчивость, масляничность у растений; плодовитость, яйценосность, удойность у животных; продукция определенных химических веществ у бактерий я т.д.
Селекция занимается:

· изучением многообразия живых организмов;

· анализом закономерностей наследования и изменчивости признаков;

· изучением роли окружающей среды в проявлении признаков;

· разработкой систем искусственного отбора.

В процессе селекции используется как получение генетически новых организмов, так и отбор организмов с заданными свойствами.
В основе селекции лежит генетическая изменчивость живых существ — способность их генома к изменениям. Как уже говорилось выше, генотипическая изменчивость складывается из комбинативной и мутационной.
Посредством различных скрещиваний получают гибридов с необходимыми комбинациями генов. Например, у норок окраска меха кодируется по меньшей мере пятью генами, а различные комбинации этих генов определяют более десятка цветов меха (алеутская, платиновая, сапфир, жемчужная и т.д.), у пшеницы можно различным образом сочетать качество зерна и стебля, у кукурузы величину початка и расположение зерен в нем, у гороха тип куста и форму семян.
Важнейшим источником изменчивости в природе являются мутации. В селекции используются как естественные, так и индуцированные мутации. Например, у дикого вида люпина были обнаружены мутанты с безалколоидными семенами. Из них путем искусственного отбора был выведен безалколоидный сорт люпина. На яблоне сорта Антоновка Могилевская И.В. Мичурин обнаружил ветвь с очень крупными плодами (соматическая мутация). Этот побег стал основой сорта Антоновка шестисотграмовая. Индуцированные мутации, получаемые при использовании различных мутагенов, открывают новые возможности для создания неоднородности в исходном генетическом материале.
В селекции, особенно в растениеводстве широко используются геномные мутации — авто- и аллополилло-идию. Автополиплоиды обычно обладают повышенными размерами и массой (урожайностью), но имеют пониженную фертильность. Существуют триплоидные и тетраплоидные формы многих культурных растений -свеклы, мака, кукурузы и др. Аллополиплоидизация позволяет устранить отдельные недостатки отдаленной гибридизации (стерильность гибридов) и получить новые устойчивые сорта. Аллополиплоидом (амфидипло-идом) является сорт тритикале (гибрид пшеницы и ржи). Амфидиплоид двух видов табака иммунен к мучнистой росе и табачной мозаике и обладает неповторимым ароматом.
Селекция грибов и бактерий, тесно связана с биотехнологией. В ней на основе генной инженерии создают организмы способные к синтезу различных химических веществ (антибиотиков, человеческого инсулина и интерферона, аминокислот и др.), устойчивые к определенным химическим агентам и т.д.

Системы скрещивания в селекции

Скрещивание — необходимое условие для осуществления комбинативной изменчивости. Оно позволяет сочетать в потомстве ценные признаки обоих родителей и избавляться от ненужных свойств. В зависимости от степени родства родителей, выделяют несколько типов скрещивания:
1.родственное скрещивание;
2.неродственное скрещивание:
а)внутрипородное (внутрисортовое),
б) отдаленная гибридизация.
Родственное скрещивание — это скрещивание особей, состоящих в близком родстве: родители - дети, брат — сестра. Родственное скрещивание у животных обозначают термином инбридинг, в растениеводстве самоопыление растений -- инцухт. Однако часто термином инбридинг обозначают близкородственное скрещивание вообще. Длительный инбридинг сопровождается гомозиготизацией потомства, то есть все большее число генов присутствует в одной из возможных аллельных форм. Чем меньшее количество генов ответственно за развитие признака и чем дальше степень родства, тем медленнее наступает гомозиготность. Однако, следует иметь в виду, что абсолютной гомозиготности не наблюдается никогда, поскольку всегда возникают мутации. Путем применения инбридинга выводят чистые линии -гомозиготные формы одного сорта.
Неродственное скрещивание (аутбридинг) — скрещивание неродственных особей, которые могут принадлежать к одной или разной породе или сорту, и даже к разным видам и родам. Если инбридинг приводит к фиксированию определенных признаков в ряду поколений, то за счет аутбридинга осуществляют объединение различных свойств в одном организме. Одним из важнейших следствий аутбридинга является гетерозиготизация, при которой большое число генов генофонда группы организмов присутствует в двух или более аллельных формах.
Для сельского хозяйства ценен один из эффектов аутбридинга —гетерозис. Гетерозис —явление резкого увеличения жизненной силы у гибридов, полученных при скрещивании родителей двух чистых линий. Под жизненной силой при этом подразумевают плодовитость, выживаемость и ряд других свойств. Наиболее сильно гетерозис проявляется у гибридов первого поколения, после чего в ряду поколений достаточно быстро исчезает. Биологические механизмы гетерозиса еще не достаточно изучены. Выдвинуто несколько гипотез, однако ни одна из них не дает исчерпывающего объяснения этому явлению. Для усиления гетерозиса также используют метод двойной межлинейной гибридизации, при этом скрещивают гибридов, полученных от скрещивания чистых линий.
Отдаленная гибридизация — скрещивание особей, относящихся к разным видам и родам. Её применение позволяет получать особей с уникальным сочетанием признаков, характерных для разных видов. Несмотря на то, что в природе существуют механизмы, препятствующие межвидовому скрещиванию, в некоторых случаях все-таки удается получать потомство (например, мул — гибрид от лошади и осла). Часто, однако, существенным недостатком таких гибридов является их стерильность, однако и это иногда может быть преодолено, в результате аллодиплоидизации.

Отбор в селекции

Отбор — второй основной метод в селекции; под ним понимают выборочное сохранение и размножение особей с ценными для человека свойствами. Поскольку он осуществляется человеком, очевидно, что это искусственный отбор.
Cамо по себе, создание генетически гетерогенных популяций растений и животных, дает небольшой эффект для сельского хозяйства. Лишь отбор — селективное, преимущественное использование и размножение ценных для человека организмов позволяет создавать новые высокопродуктивные сорта и породы. В системе отбора различают индивидуальный и массовый отбор.
Массовый отбор — отбор организмов по фенотипу (внешним признакам) без проверки генотипа. Важнейшим критерием является проявление признака в данном поколении. Преимуществом данного вида отбора являются его быстрота и массовость.
Индивидуальный отбор осуществляется по генотипу, в этом случае оценивается потомство конкретного организма в ряду поколений. Он гораздо более эффективен, чем массовый отбор, хотя и требует большего времени. Индивидуальный отбор осуществляют двумя способами.

1. Проверка по потомству. При этом способе индивидуального отбора оценивают проявление признака в ряду поколений, то есть надежность передачи потомству ценных качеств.

2. Сиб-селекция (от англ. Sibling — родной брат или сестра) — отбор ведется по боковым родственникам: братьям и сестрам. Если у них наблюдают интересующие качества, то на племя оставляют остальную часть приплода. В растениеводстве эту методику используют под названием "метода половинок".

Одним из основных принципов отбора вообще является тождественность условий среды обитания и среды, в которой осуществляется отбор. Совершенно бессмысленно, например, проводить отбор на засухоустойчивость в условиях высокой влажности.

Наследуемость

Одним из важных в селекции является понятие наследуемости и ее степени. Наследуемость — генетическая обусловленность изменчивости признака. Поскольку фенотип (совокупность признаков) организма определяется взаимодействием генотипа и условий среды, для большинства признаков имеет смысл говорить о степени наследуемости — вкладе генотипа в проявление признака.
Для количественного описания закономерностей фенотипического разнообразия, был введен коэффициент наследуемости (h²), который выражают в процентах (0-100%) или в долях единицы (0-1). h²=100% означает, что всё фенотипическое разнообразие популяции обусловлено разнообразием генотипов (генотипическая изменчивость). h²=0% говорит о том, что фенотипическое разнообразие обусловлено воздействием среды (модификационная изменчивость). Разные признаки имеют различный коэффициент наследования. Так у свиней живой вес при рождении имеет h² до 10% (признак обусловлен факторами среды), а для величины окорока h²=60-70% (т.е. генетически обусловленный признак).
Очевидно, что знание коэффициента наследования признаков является необходим условием для эффективной селекции. Если его значение мало и проявление признака обусловлено факторами среды, отбор по генотипу неэффективен.
Таким образом, знание механизмов изменчивости и наследственности, закономерностей наследования и правильное использование различных форм отбора — необходимые условия для успешного проведения селекции.

Селекция растений

Основные методы селекции вообще и селекции растений в частности — отбор и гибридизация. Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Таким образом получают, например, новые сорта ржи. Эти сорта не являются генетически однородными. Если же желательно получение чистой линии — то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками. Таким методом были получены многие сорта пшеницы, капусты, и т. п.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов. Основная причина этого — переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливаются неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны, и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследственное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают, выбраковываясь естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестноопыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибридизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса: гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. Эффект гетерозиготной (или гибридной) мощности бывает сильным только в первом гибридном поколении, а в следующих поколениях постепенно снижается. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина — объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.

В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидный клевер, рожь и твердая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ — колхицин. Применение колхицина для получения искусственных полиплоидов является одним из примеров искусственного мутагенеза, применяемого при селекции растений.

Путем искусственного мутагенеза и последующего отбора мутантов были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы. Этими же методами удалось получить новые штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков, чем исходные формы. Сейчас в мире культивируют более 250 сортов сельскохозяйственных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза. Это сорта кукурузы, ячменя, сои, риса, томатов, подсолнечника, хлопчатника, декоративных растений.

При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон гомологических рядов Н. И. Вавилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом.

Большинство мутантов имеет сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

Селекция животных. Особенности

Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Однако селекция животных имеет некоторые особенности: для них характерно только половое размножение; в основном очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет); количество особей в потомстве невелико. Поэтому в селекционной работе с животными важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, или экстерьера, характерного для той или иной породы.

Процесс одомашнивания

Одним из важнейших достижений человека на заре его становления и развития (10—12 тыс. лет назад) было создание постоянного и достаточно надежного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. У домашних животных весьма развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные для их существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность некоторых пород кур давать более 300 яиц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество яиц курица не сможет высиживать. Поэтому в естественных условиях одомашненные формы существовать не могут.

Одомашнивание привело к ослаблению действия стабилизирующего отбора, что резко повысило уровень изменчивости и расширило его спектр. При этом одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более спокойный нрав, обладали другими ценными для человека качествами), затем осознанным, или методическим. Широкое использование методического отбора направлено на формирование у животных определенных качеств, удовлетворяющих человека.

Процесс одомашнивания новых животных для удовлетворения потребностей человека продолжается и в наше время. Например, для получения модной и высококачественной пушнины создана новая отрасль животноводства — пушное звероводство.

Отбор и типы скрещивания

Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера, повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д. Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства. Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. В племенных хозяйствах при подборе производителей всегда ведется учет родословных, в которых оцениваются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений. По признакам предков, особенно по материнской линии, можно судить с известной вероятностью о генотипе производителей.

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг и инбридинг.

Аутбридинг, или неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных, при дальнейшем строгом отборе приводит к поддержанию полезных качеств и к усилению их в ряду следующих поколений.

При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец—дочь, мать—сын, двоюродные братья—сестры и т. д.). Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков. При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость. Во избежание этого необходимо проводить строгий отбор особей, обладающих ценными хозяйственными признаками.

В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.

У домашних животных, как и у растений, наблюдается явление гетерозиса: при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности. Классическим примером проявления гетерозиса является мул — гибрид кобылы и осла. Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве (пример — бройлерные цыплята) и свиноводстве, так как первое поколение гибридов непосредственно используют в хозяйственных целях.

Отдаленная гибридизация. Отдаленная гибридизация домашних животных менее эффективна, чем растений. Межвидовые гибриды животных часто бывают бесплодными. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу, поскольку получение полиплоидов на основе умножения числа хромосом у них невозможно. Правда, в некоторых случаях отдаленная гибридизация сопровождается нормальным слиянием гамет, обычным мейозом и дальнейшим развитием зародыша, что позволило получить некоторые породы, сочетающие ценные признаки обоих использованных в гибридизации видов. Например, в Казахстане на основе гибридизации тонкорунных овец с диким горным бараном архаром создана новая порода тонкорунных архаромериносов, которые, как и архары, пасутся на высокогорных пастбищах, недоступных для тонкорунных мериносов. Улучшены породы местного крупного рогатого скота.

Мул- гибрид осла и кобылы. Проявление гетерозиса.

Заключение

Селекция- актуальная тема на сегодняшний день. Селекционеры по всему миру выявляют, создают, усовершенствуют породы животных, сорта растений. Например, селекционерами России достигнуты значимые успехи в создании новых и улучшении существующих пород животных. Так, костромская порода крупного рогатого скота отличается высокой молочной продуктивностью — более 10 тыс. кг молока в год.

Ученые уже продвинулись очень далеко – картофель, убивающий колорадского жука; землянику, препятствующую образованию инея в саду; персики, растущие за Полярным кругом; коз, дающих вместе с молоком вакцины против болезней? Есть ли предел фантазии ученых, может быть, для них не осталось ничего невозможного.

Источники

1) http://sbio.info.ru

2) http://www.9lc.com

3) http://super-gen.narod.ru

4) http://referat.ru/referats/view/28779

Приложения

Приложение№1. Полиплоидия. Полиплоиды – растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному

Приложение №2.Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов.

Приложение №3. Отдаленная гибридизация.

Дата добавления: 2015-08-28