Контрольное тестирование по теме «Селекция»
1. Межлинейная гибридизация культурных растений приводит к:
1)сохранению прежней продуктивности;
2)выщеплению новых признаков;
3)повышению продуктивности;
4)закреплению признаков.
2. Аутбридинг — это:
1)скрещивание между неродственными особями одного вида;
2)скрещивание различных видов;
3)близкородственное скрещивание;
4)нет верного ответа.
3. Гибриды, возникающие при скрещивании различных видов:
1)отличаются бесплодностью;
2)отличаются повышенной плодовитостью;
3)дают плодовитое потомство при скрещивании с себе подобными;
4)всегда бывают женского пола.
4. Учение об исходном материале в селекции было разработано:
1)Ч. Дарвином; 2)Н.И. Вавиловым;
3)В.И. Вернадским; 4)К.А. Тимирязевым.
5. Центром происхождения культурных растений считаются районы, где:
1)обнаружено наибольшее число сортов данного вида;
2)обнаружена наибольшая плотность произрастания данного вида;
3)данный вид впервые выращен человеком;
4)нет верного ответа.
6. Аутбридинг — это скрещивание между:
1)неродственными особями одного вида; 2)братьями и сестрами;
3)родителями и детьми; 4)нет верного ответа.
7. Близкородственное скрещивание применяют с целью:
1)поддержания полезных свойств организма;
2)усиления жизненной силы;
3)получения полиплоидных организмов;
4)закрепления ценных признаков.
8. Гетерозис наблюдается при:
1)близкородственном скрещивании;
2)скрещивании отдаленных линий;
3)вегетативном размножении;
4)искусственном оплодотворении.
9. К биологически отдаленной гибридизации относится скрещивание представителей:
1)контрастных природных зон; 3)разных родов;
2)географически отдаленных районов Земли; 4)верны все ответы.
10. В клеточной инженерии при гибридизации используют следующие клетки:
1)половые; 2)соматические;
3)недифференцированные эмбриональные; 4)все перечисленные.
11. Клонирование невозможно из клеток:
1)эпидермиса листа 2)корня моркови
3)зиготы коровы 4)эритроцита человека
12. В биотехнологических процессах чаще всего используются:
1)позвоночные животные 2)бактерии и грибы
13. Центр происхождения таких растений, как виноград, олива, капуста, чечевица, находится в:
1)Восточной Азии 2)Центральной Америке
3)Южной Америке 4)Средиземноморье
14. Инбридинг - это:
1)скрещивание различных видов
2)скрещивание близко родственных организмов
3)скрещивание различных чистых линий
4)увеличение числа хромосом у гибридной особи
15. Центр происхождения кукурузы:
1)Абиссинский 2)Центральноамериканский
3)Южноазиатский 4)Восточноазиатский
16. Сорт огурцов представляет собой:
1)род 2)вид
3)природную популяцию 4)искусственную популяцию
17. Выдающийся отечественный ученый и селекционер, занимавшийся выведением новых сортов плодовых деревьев:
1)Н.И. Вавилов; 2)И.В. Мичурин;
3)Г.Д. Карпеченко; 4)B.C. Пустовойт
18. Обработка картофеля колхицином ведет к:
1) полиплоидии 3) гибридизации
2) генным мутациям 4) гетерозису
19. Одним из эффектов, сопровождающих получение чистых линий в селекции, является:
1)гетерозис 2)бесплодие потомства
3)разнообразие потомства 4)снижение жизнеспособности
20. Разработать способы преодоления бесплодия межвидовых гибридов впервые удалось:
1)К.А. Тимирязеву; 2)И.В. Мичурину;
3)Г.Д. Карпеченко 4) Н.И. Вавилову
21. Однородную группу животных с хозяйственно-ценными признаками, созданную человеком, называют:
1)видом 2)породой;
3)сортом; 4) штаммом
22.«Эволюцией, направляемой волей человека», по выражению Н. Вавилова, можно назвать:
1)получение модификационных изменений
2)выведение новых пород и сортов
3)естественный отбор
23. Центр происхождения картофеля:
1)Южно-американский; 2) Южно-азиатский тропический;
3)Средиземноморский; 4)Среднеамериканский
24. Многообразие пород кошек является результатом:
1)естественного отбора 2)искусственного отбора
3)мутационного процесса 4)модификационной изменчивости
25. При получении чистых линий у растений снижается жизнеспособность особей, так как
1)рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние
2)увеличивается число доминантных мутаций
3)рецессивные мутации становятся доминантными
4)рецессивные мутации переходят в гомозиготное состояние
26. Получением гибридов на основе соединения клеток разных организмов с применением специальных методов занимается
1) клеточная инженерия 2) микробиология
3) систематика 4) физиология
27. Отрасль хозяйства, которая производит различные вещества на основе использования микроорганизмов, клеток и тканей других организмов -
1)бионика 2)биотехнология
3)цитология 4)микробиология
28. Выделением из ДНК какого-либо организма определенного гена или группы генов, включением его в ДНК вируса, способного проникать в бактериальную клетку, с тем чтобы она синтезировала нужный фермент или другое вещество, занимается
1)клеточная инженерия 2)генная инженерия
3)селекция растений 4)селекция животных
29. Чистая линия - это:
2) группа генетически однородных организмов
4) особи, полученные под воздействием мутагенных факторов
30. Межлинейная гибридизация в селекции растений приводит к:
1) проявлению у гибридов эффекта гетерозиса
2) снижению жизнеспособности
3) получению новых чистых линий для дальнейшего скрещивания
4) появлению гомозиготных гибридов, используемых для массового отбора
Ответы к тестам:
№ задания - вариант ответа
1-3
2-2
3-1
4-2
5-1
6-1
7-4
8-2
9-3
10-2
11-4
12-2
13-4
14-2
15-2
16-4
17-2
18-1
19-4
20-3
21-2
22-2
23-1
24-2
25-4
26-1
27-2
28-2
29-2
30-1
Тест по теме: «Селекция».
Вариант 1.
1. Научная и практическая деятельность человека по улучшению старых и выведению новых пород сортов и штаммов микроорганизмов.
а) генетика; б) эволюция; в) селекция.
2. Какую форму искусственного отбора применяют в селекции животных?
а) массовый; б) индивидуальный.
3. При какой гибридизации возникает инбредная депрессия?
а) близкородственное; б) не родственное.
4. Для чего производят инбридинг?
а) получение гетерозисных гибридов; б) получение чистых линий;
в) усиление доминантности признака.
5. В чем выражается эффект гетерозиса?
а) снижение жизнестойкости и продуктивности;
б) увеличение жизнестойкости и продуктивности;
в) увеличение плодовитости.
6. Сохраняется ли эффект гетерозиса при дальнейшем размножении гибридов?
а) да; б) нет; в) иногда.
7. У каких организмов встречается полиплоидия?
а) растения; б) животные; в) микробы.
8. Совокупность культурных растений одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся наследственно стойкими особенностями строения и продуктивности.
а) порода; б) сорт; в) штамм.
9. Использование живых организмов и биологических процессов в производстве.
10. Изменение генотипа методом встраивания гена одного организма в геном другого организма.
а) биотехнология; б) генная инженерия; в) клонирование.
Тест по теме: «Селекция»
Вариант №3.
- Какие способы размножения свойственны жи вотным?
- Какие способы размножения свойственны растениям?
а) половое, б) бесполое, в) вегетативное.
- Какие формы искусственного отбора применяют в, селекции животных?
а) массовый, б) индивидуальный.
- При каком скрещивании возникает инбредная депрессия?
а) близкородственное, б) неродственное.
- Для каких целей осуществляют, близкородствен ное скрещивание?
а) усиление жизненной силы, б) усиление доминантности признака, в) получение чистой линии.
- В чем выражается гетерозис?
а) повышение продуктивности гибрида, б) усиление плодовитости гибрида,
в) получение новой породы или сорта.
- Как размножаются гетерозисные гибриды у рас тений?
- Как размножаются гетерозисные гибриды у животных?
а) вегетативно, б) половым путем, в) не размножают ся.
- У каких организмов встречается полиплоидия?
а) растения, б) животные, в) человек.
- Применяют ли в селекции животных метод ментора?
а) да, б) нет.
Тест по теме: «Селекция»
Вариант №4.
- Родиной многих клубненосных растений, в том числе кар тофеля, является центр...
А. Южноазиатский В. Южноамериканский тропический.
Б. Средиземноморский. Г. Центральноамериканский.
- Использование методов биотехнологии в селекции позволяет...
А. Ускорить размножение нового сорта. Б. Создать гибрид растения и животного.
В. Ускорить размножение новых пород. Г. Выявить наследственные заболевания у человека.
- Метод выделения отдельных особей среди сельскохозяйст венных культур и получения от них потомства называется...
А. Массовым отбором. Б. Межлинейной гибридизацией.
В. Отдаленной гибридизацией. Г. Индивидуальным отбором.
- В селекционной работе с микроорганизмами используют...
А. Близкородственное разведение. Б. Методы получения гетерозиса.
В. Отдаленную гибридизацию. Г. Экспериментальное получение мутаций.
- Около 90 видов культурных растений, в том числе кукуруза,
Происходят из центра...
А. Восточноазиатского. В. Центральноамериканского.
Б. Южноазиатского Г. Абиссинского тропического.
- Бесплодие межвидовых растительных гибридов возможно
Преодолевать с помощью...
А. Гетерозиса. В. Индивидуального отбора.
Б. Массового отбора. Г. Полиплоидии.
- В селекционной работе с растениями не используют...
А. Отдаленную гибридизацию. Б. Массовый отбор.
В. Испытание производителей по потомству. Г. Индивидуальный отбор.
- В селекционной работе с животными не используют...
А. Родственное скрещивание. Б.Полиплоидию.
В. Межлинейную гибридизацию. Г. Неродственное скрещивание.
- Искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой вид, часто далекий по своему происхожде нию, относится к методам...
А. Клеточной инженерии. Б. Хромосомной инженерии.
В. Отдаленной гибридизации. Г. Генной инженерии.
- Первым этапом селекции животных является….
А. Бессознательный отбор. Б. Гибридизация.
В. Одомашнивание. Г. Методический отбор.
……………………………………………………………………………………………………………
Назовите явление, благодаря которому Г.Д.Карпеченко получил плодовитые гибриды редьки и капусты.
мутации нескольких генов
полиплоидия
управление доминированием
Г.Д. Карпеченко в 1924 году обработал колхицином стерильный гибрид капусты и редьки. Колхицин вызвал нерасхождение хромосом гибрида при гаметогенезе. Слияние диплоидных гамет привело к получению полиплоидного гибрида капусты и редьки (капредьки). Эксперимент Г.Д.Карпеченко можно проиллюстрировать следующей схемой.
I.До действия колхицином.
II.После действия колхицином и искусственного удвоения хромосом:
Назовите белок, который один из первых был получен с помощью методов генной инженерии.
гемоглобин
инсулин
фибриноген
Одной из причин сахарного диабета является недостаток в организме инсулина — гормона поджелудочной железы. Инъекции инсулина, выделенного из поджелудочных желёз свиней и крупного рогатого скота, спасают миллионы жизней, однако у некоторых пациентов приводят к развитию аллергических реакций. Оптимальным бы решением было бы использование человеческого инсулина. Методами генной инженерии ген инсулина был встроен в ДНК кишечной палочки. Бактерия начала активно синтезировать инсулин. В 1982 году инсулин человека стал первым фармацевтическим препаратом, полученным с помощью методов генной инженерии.Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови. Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. Таким образом, инсулин оказывает многогранное влияние на обменные процессы практически во всех тканях.
Метод, который в селекции растений используют для повышения разнообразия исходного материала.
скрещивание отдалённых форм
массовый отбор
индивидуальный отбор
Важным методом селекции является гибридизация (скрещивание ). Отдалённая гибридизация заключается в скрещивании разных видов. В растениеводстве с помощью отдалённой гибридизации создана новая зерновая культура — тритикале, гибрид ржи с пшеницей. Классическим примером получения межвидовых гибридов в животноводстве является мулл.
Метод, посредством которого были выведены микроорганизмы для получения и использования в лечебных целях инсулина, гормона роста, интерферона.
генная инженерия
клеточная инженерия
микробиологический синтез
Удобными объектами биотехнологии являются микроорганизмы, имеющие сравнительно просто организованный геном, короткий жизненный цикл и обладающие большим разнообразием физических и химических свойств. Этим и занимается новое направление в биотехнологии — генная инженерия . На базе методов генной инженерии в настоящее время уже сформировалась отрасль фармацевтической промышленности, вырабатывающей биологически активные вещества и препараты: инсулин, интерферон, некоторые ферменты и пептидные гормоны.
Человеческий ген, встроенный в геном бактерий, обеспечивает синтез гормона (гормона роста ), инъекции которого используются при лечении карликовости и восстанавливают рост больных детей почти до нормального уровня.
Интерферон – защитный белок, вырабатываемый клетками млекопитающих и птиц в ответ на заражение их вирусами. При заражении клетки вирус начинает размножаться. Клетка-хозяин одновременно с этим начинает продукцию интерферона, который выходит из клетки и вступает в контакт с соседними клетками, делая их невосприимчивыми к вирусу. Интерферон не обладает прямым противовирусным действием, но вызывает такие изменения в клетке, которые препятствуют, в том числе и размножению вируса.У растений — сорт, а у бактерий –...
колония
вид
штамм
В современных условиях развитие общества важное значение имеет интенсификация сельскохозяйственного производства, т.е.получение максимального количества продукции при минимальных затратах. С этой целью создаются высокопродуктивные породы животных и сортов растений, устойчивые к экстремальным условиям среды, к болезням и вредителям, обладающие определёнными необходимыми качествами.
Порода, сорт или штамм — это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными наследственными свойствами.
Неродственное скрещивание называется.
гетерозисом
аутбридингом
инбридингом
Аутбридинг – неродственное скрещивание растений или животных, относящихся к разным линиям внутри породы или сорта, к разным сортам или породам и, наконец, к разным видам или родам. Аутбридинг переводит вредные мутации в гетерозиготное состояние, тем самым, оказывая положительное влияние на организм. Нередко аутбридинг сопровождается явлением гетерозиса. Большинство сортов и пород получено в результате многоступенчатого скрещивания, которое длится по нескольку лет.
Кратное увеличение числа хромосом называется.
гетероплоидией
полимериейгетерозиса
полиплоидией
Полиплоидные растения имеют более широкую норму реакции и, следовательно, легче приспосабливаются к неблагоприятным условиям внешней среды. Полиплоидные формы известны в декоративном цветоводстве, например, тюльпаны, нарциссы, гладиолусы, имеющие очень крупные цветки.
При межлинейной гибридизации жизнеспособность гибридов возрастает, так как наблюдается явление.
гетерозиса
полиплоидии
инбридинга
Гетерозис – явление мощного развития гибридов первого поколения, полученных при скрещивании чистых линий, одна из которых гомозиготна по доминантным, другая – по рецессивным генам. Этот приём применяется для получения как животных гибридов (мул, лошак, циплята-бройлеры, рыба бестер), так и растительных гибридов (длинноплодные типличные огурцы, крупнозёрная кукуруза). У растений при семенном размножении гетерозисные гибриды дают расщепление; при вегетативном – в течение нескольких поколений сохраняют свои свойства. У полиплоидных форм гибридов гетерозис сохраняется и при семенном размножении.
Наука, занимающаяся конструированием новых генетических структур, −.
трансплантология
биотехнология
генная инженерия
Генная инженерия – искусственное целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.
Основной метод — выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Метод включает следующие этапы работы:
- выделение гена его объединение с молекулой ДНК клетки, которая сможет воспроизводить донорский ген в другой клетке (включение в плазмиду);
- введение плазмиды в геном бактериальной клетки — реципиента;
- отбор необходимых бактериальных клеток для практического использования;
- исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свёртывания крови, в онкологии.
Теоретической базой селекции является.
биохимия
генетика
молекулярная биология
Генетика – наука о наследственности и изменчивости. Эти два свойства неразрывно связаны друг с другом, хотя имеют противоположную направленность. Наследственность предполагает сохранение информации, а изменчивость эту информацию меняет. Наследственность – это свойство организма повторять в ряду поколений свои признаки и особенности своего развития. Изменчивость – свойство организмов изменять свои признаки под влиянием внешней и внутренней среды, а также в результате новых генетических комбинаций, возникающих при половом размножении. Роль изменчивости заключается в том, что она «поставляет» новые генетические комбинации, подвергающиеся действию естественного отбора, а наследственность сохраняет эти комбинации.
Какая отрасль биотехнологии занимается синтезом пищевого белка?
генная инженерия
клеточная инженерия
микробиологический синтез
Микробиологический синтез – получение микробной массы, богатой белками. Микробную массу выращивают на отходах сельскохозяйственного производства (кочерыжки кукурузы, отходы свекольной промышленности), на продуктах нефтепереработки, на отходах древесины, торфа, опилках, соломе, этиловом и метиловом спиртах. Из одной тонны жидких парафинов нефти микроорганизмы образуют около тонны биомассы.
- Пищевой белок, которому придают определённую структуру (вид волокон мяса, зёрен чёрной икры), приятный запах, привычный вид.
- Глюкозо-фруктовые сиропы — заменители обычного сахара, из которых в промышленных условиях получают фруктовый сахар.
- Синтетические подсластители, в частности аспартам. Аспаркам в 200 раз слаще сахара. Его получают из двух аминокислот — аспарагиновой кислоты и фенилаланина. Но, употребляемый даже в незначительных дозах аспартам изменяет «химию» мозга, поведенческие реакции человека, вызывает сильную головную боль, головокружение.
Какая отрасль биотехнологии занимается клонированием?
генная инженерия
клеточная инженерия
микробиологический синтез
Клеточная инженерия – система методов, позволяющая конструировать клетки нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции. При гибридизации искусственно объединяют целые клетки с образованием гибридного генома. В ходе клеточной реконструкции новая жизнеспособная клетка создаётся из отдельных фрагментов различных клеток (ядра, цитоплазмы и др.). С помощью клеточной инженерии удаётся соединить геномы весьма далёких видов (даже принадлежащих к различным царствам), а также осуществить слияние животной и растительной клетки. Методы клеточной инженерии позволяют вводить новые гены в клетки зародыша животных и получать, таким образом, животных с новыми генетическими свойствами.Методы культуры тканей дают возможность получать гаплоидные растения из пыльцевых зёрен или яйцеклеток. Такие растения не способны образовывать гаметы, однако обработка этих растений колхицином даёт возможность получать диплоидные плодовитые растения.
Вегетативное размножение на искусственных питательных средах позволяет почти бесконечно размножать одно растение из маленьких кусочков вегетативных органов. Такой метод размножения применяется для овощных, плодовых и декоративных культур. Современные методы позволяют отбирать не взрослые растения, обладающие теми или иными свойствами, а клетки, из которых потом выращивают полноценные растения.
Таким образом, клеточная инженерия — это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток. Одним из распространённых методов селекции растений является метод гаплоидов — получения полноценных гаплоидных растений из спермиев или яйцеклеток. Получены гибридные клетки, совмещающие свойства лимфоцитов крови и опухолевых, активно размножающихся клеток. Это позволяет быстро и в нужных количествах получать антитела.
Какая отрасль биотехнологии занимается искусственной перестройкой генома?
генная инженерия
клеточная инженерия
микробиологический синтез
Этапы генной инженерии:
- Получение нужного гена – выделение природного гена (с помощью ферментов рестриктаз), или его искусственный синтез
- Извлечение плазмиды из бактериальной клетки
- Включение этого гена в молекулу ДНК – переносчика (плазмиду) – получение рекомбинантной ДНК
- Введение рекомбинантной ДНК в клетку, где она встраивается в её генетический аппарат
- Отбор трансформированных клеток, в геном которых включился переносимый ген
Конструирование новых генетических структур успешно реализуют два направления:
1) пересадка природных генов в ДНК бактерий или грибов;
2) встраивание искусственно созданных генов, несущих заданную информацию.
Генетический аппарат бактериальной клетки представлен одной хромосомой — гигантской кольцевой молекулой ДНК, которая имеет мелкие кольцевые молекулы ДНК — плазмиды (содержат специфические гены). Плазмиды способны размножаться без особого контроля со стороны основной хромосомы. При создании особых условий в одной клетке можно получить тысячи копий плазмиды.
ДНК «разрезают» с помощью ферментов рестриктаз, затем «вшивают» чужой ген и «сшивают» свободные концы с помощью ферментов лигаз. Полученная рекомбинантная молекула ДНК плазмиды вводится в бактериальную или дрожжевую клетку, и получается рекомбинантный (химерный) организм, который может синтезировать новые вещества.
Так же, как и у бактерий, с помощью методов генной инженерии можно изменять и наследственный материал эукариотических организмов. Такие генетически перестроенные организмы называются трансгенными или генетически модифицированными организмами (ГМО).
В природе существует бактерия, которая выделяет токсин, убивающий многих вредных насекомых. Ген, отвечающий за синтез этого токсина, был выделен из генома бактерии и встроен в геном культурных растений. К настоящему времени уже созданы устойчивые к вредителям сорта кукурузы, риса, картофеля и других сельскохозяйственных растений. Выращивание таких трансгенных растений, которые не требуют использования пестицидов, имеет огромные преимущества, потому что, во-первых, пестициды убивают не только вредных, но и полезных насекомых, а во-вторых, многие пестициды накапливаются в окружающей среде и оказывают мутагенное влияние на живые организмы.
Селекция - отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.
Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов - это совокупности особей, созданные человеком и обладающие какими-либо ценными для него качествами. Теоретической основой селекции является генетика.
Основные методы селекции
Отбор
В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательным и методическим. Бессознательный отбор заключается в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами. В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.
Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора
| Показатели | Естественный отбор | Искусственный отбор |
| Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организмов | |
| Отбирающий фактор | Условия среды (живая и неживая природа) | Человек |
| Путь благоприятных изменений | Остаются, накапливаются, передаются по наследству | Отбираются, становятся производительными |
| Путь неблагоприятных изменений | Уничтожаются в борьбе за существание | Отбираются, бракуются, уничтожаются |
| Направленность действия | Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду | Отбор признаков, полезных человеку |
| Результат отбора | Новые виды | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов |
| Формы отбора | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный | Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный) |
Массовый отбор
- выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор
- выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный - в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.
Гибридизация
Методом отбора нельзя получить новые генотипы. Для создания новых благоприятных комбинаций признаков (генотипов) применяют гибридизацию. Различают внутривидовую и межвидовую (отдалённую) гибридизацию.
Внутривидовая гибридизация - скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.
Близкородственное скрещивание (инбридинг)
(например, самоопыление у растений) ведёт к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой - ведёт к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению.
Скрещивание неродственных особей (аутбридинг)
позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями, то в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Явление повышенной урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании родителей чистых линий, называется гетерозисом
. Основная причина эффекта гетерозиса - отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Однако уже со второго поколения эффект гетерозиса быстро снижается.
Межвидовая (отдалённая) гибридизация - скрещивание разных видов.
Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм (тритикале - гибрид пшеницы и ржи, мул - гибрид кобылы с ослом, лошак - гибрид коня с ослицей). Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдалённых гибридов растений удаётся с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.
Полиплоидия
Полиплоидия - увеличение числа хромосомных наборов.
Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные сорта культурных растений (пшеница, картофель) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды. В основе явления полиплоидии лежат три причины: удвоение хромосом в неделящихся клетках, слияние соматических клеток или их ядер, нарушение процесса мейоза с образованием гамет с нередуцированным (двойным) набором хромосом. Искусственно полиплоидию вызывают обработкой семян или проростков растений колхицином. Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.
Индуцированный мутагенез
В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используется индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез - воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Клеточная и генная инженерия
Биотехнология
- методы и приёмы получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов (бактерий, дрожжей и др.). Биотехнология открывает новые возможности для селекции. Её основные направления: микробиологический синтез, генная и клеточная инженерия.
Микробиологический синтез
- использование микроорганизмов для получения белков, ферментов, органических кислот, лекарственных препаратов и других веществ. Благодаря селекции удалось вывести микроорганизмы, которые вырабатывают нужные человеку вещества в количествах, в десятки, сотни и тысячи раз превышающих потребности самих микроорганизмов. С помощью микроорганизмов получают лизин (аминокислоту, не образующуюся в организме животных; её добавляют в растительную пищу), органические кислоты (уксусную, лимонную, молочную и др.), витамины, антибиотики и т. д.
Клеточная инженерия
- выращивание клеток вне организма на специальных питательных средах, где они растут и размножаются, образуя культуру ткани. Из клеток животных нельзя вырастить организм, а из растительных клеток можно. Так получают и размножают ценные сорта растений. Клеточная инженерия позволяет проводить гибридизацию (слияние) как половых, так и соматических клеток. Гибридизация половых клеток позволяет проводить оплодотворение «в пробирке» и имплантацию оплодотворённой яйцеклетки в материнский организм. Гибридизация соматических клеток делает возможным создание новых сортов растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды.
Генная инженерия
- искусственная перестройка генома. Позволяет встраивать в геном организма одного вида гены другого вида. Так, введя в генотип кишечной палочки соответствующий ген человека, получают гормон инсулин. В настоящее время человечество вступило в эпоху конструирования генотипов клеток.
Селекция растений, животных и микроорганизмов
Селекция растений
Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н. И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:
виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т. д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.
Селекция животных
Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией)
. Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным - птицам и млекопитающим.
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание) и отдалённая (межвидовая) гибридизация
.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков. Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности М. Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов. Но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула - гибрида кобылы с ослом, бестера - гибрида белуги и стерляди, продуктивного гибрида карпа и карася, гибридов крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённых гибридов свиней и т. д.
Селекция микроорганизмов
К микроорганизмам относятся прокариоты - бактерии, сине-зелёные водоросли; эукариоты - грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии
.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.
