Достижения современной селекции

Достижения современной селекции Выпо лнил ученик 11 “В” класса средней школ ы № 46 Хабибулин Дмитрий Саратов 2002 г. Содержание 1 Что т акое селекция --------------------------------------------------- стр . 3 2 Задачи современной селекции и её методы --------------------- стр . 3-7 3 Дос тижения современных селекционеров ---------------------- стр . 7-8 4 Селекция НИИСХ «Элита» ---------------------------------------- стр . 8-10 5 Связь селекции с генетикой ---------------------------------------- стр . 10-11 1. Что такое селекция Слово "селекция " произошло от лат . " selectio ", что в переводе обозначает " выбор , отбор ". Селекция – это наука , которая разрабатывает новые пути и методы получения сортов растений и их гибридов , пород животных . Это так же и отрасль сельского хозяйства , занимающаяс я выведением новых сортов и пород с нужными для человека свойствами : высокой продуктивностью , определенными качествами продукци и , невосприимчивых к болезням , хорошо приспосо бленных к тем или иным условиям роста. Селекция – искусственная эволюция , направля емая волей человека. (По Н . И . Вавилову ) 2. Задачи современной селекции и её методы Основные методы , применяемые в селекции. Основа люб ого сорта растений или породы животных - родоначальник . Ег о ценность состоит в накоплении в генотип е многих генов , об условливающих высокую продуктивность или другие нужные качества . Потомство от выдающегося родоначальника , сходное с ним по фенотипу и генотипу составл яет линии ж ивотных или растений . Они поддерживаются целе направленным отбором . Особенно отбор применяется в животноводстве , где отбор производител ей играет первостепенную роль в племенном деле . В народе говорят : "Производитель - полов ина стада ". Гибридизация Гибридизацией называют скрещивание о рганизмов с различной наследственностью . В ре зультате получают но вый организм , сочетающ ий наследственные задатки родителей . Для перв ого поколения гибридов часто характерен гетер озис . При гетерозисе при скрещивании организм ов с разной наследственностью происходит биох имическое обогащение гибрида , у него усиливае тся обме н веществ . В последующих п околениях эффект гетерозиса постепенно затухает . У вегетативно размножаемых растений (картофе ль , плодовые и ягодные культуры ) возможно закрепление гетерозиса в потомстве . Гибридизацию применяют для получения ценных форм раст ений и животных . Скрещивание особей , принадлежащих к разным видам , называют отдале нной гибридизацией , а скрещивание подвидов , со ртов растений или пород животных - внутривидов ой . В зоотехнии (наука о разведении , кормле нии , содержании и правильном использовании се л ьскохозяйственных животных , теоретическая основа животноводства ) различают собственно гибридизацию и межпородное скрещивание животных , потомство от которых называется помесным , помесями . Помеси легко скрещиваются между с обой и дают потомство. Процесс гибр идизации , преиму щественно естественной , наблюдали очень давно . Гибриды от скрещивания лошади с ослом (му л , лошак ) существовали уже за 2000 лет до н.э . Искусственные гибриды (при скрещивании гво здик ) впервые получил английский садовод Т . Фэрчайлд в 1717 го д у . Большое число опытов по гибридизации провел Чарльз Дар вин. Гибридизацию , особенно форм и сортов в пределах одного вида широко используют в селекции растений , с помощью метода гибр идизации создано большинство современных сортов сельскохозяйственных куль тур. Полиплоидия В 1892 году русский ботаник И.И . Герасимов исследовал влияние температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры и обнаружил удивительное явление - изменение чи сла ядер в клетке . После воздействия низко й температурой или снотворным (хлор оформом и хлоралгидратом ) он наблюдал появление к леток без ядер , а также с двумя ядрами . Первые вскоре погибали , а клетки с дв умя ядрами успешно делились . При подсчете хромосом оказалось , что их вдвое больше , ч ем в обычных клетках . Так было открыто наслед с твенное изменение , связанное с мутацией генотипа , т.е . всего набора хром осом в клетке . Оно получило название полип лоидии , а организмы с увеличенным числом х ромосом – полиплоидов. В природе хорошо отлажены механизмы , обеспечивающие сохранение постоянства г енетич еского материала . Каждая материнская клетка п ри делении на две дочерние строго распред еляет наследственное вещество поровну . При по ловом размножении новый организм образуется в результате слияния мужской и женской гам еты . Чтоб сохранилось постоянств о хро мосом у родителей и потомства , каждая гаме та должна содержать половину числа хромосом обычной клетки . И в самом деле , происх одит уменьшение в два раза числа хромосом , или , как назвали ученые редукционное деление клетки , при котором в каждую гамету по падает только одна из двух го мологичных хромосом . Итак , гамета содержит гаплоидный набор хромосом - т.е . по одной от каждой гомологичной пары . Все соматические клетки диплоидны . У них два набора хромосом , из которых один посту пил от материнского орган изма , а другой от отцовского. Полиплоидия успешно используется в селекции. Мутагенез В 20-х годах стало развиватьс я мутационная генетика - учение о возникновени и мутаций , т.е . таких изменений признаков о рганизмов , которые передаются по наследству . М утаци и возникают в половых клетках . Советский ученый Н.И . Вавилов установил , что у родственных растений возникают сходн ые мутационные изменения , например у пшеницы в окраске колоса , остистости . Эта законом ерность объясняется сходным составом генов в хромосома х родственных видов . Открытие Н.И . Вавилова получило название закона гомо логических рядов . На основании его можно п редвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений. Изменчивость организмов - одно из важнейши х проявлений жизни . В природе н е су ществует двух совершенно сходных особей . Разл ичия обусловлены наследственными и внешними ф акторами . Поэтому изменчивость организмов выражае тся в двух формах : наследственной и модифи кационной. Внешний вид окружающих нас организмов - это результат сложн о го взаимодейс твия их наследственной основы и факторов окружающей среды . Каждое растение в разных условиях выглядит по-разному . Например , во в лажный год у растений крупные , мясистые ли стья , а в засушливый - мелкие , тонкие . листья в сухих условиях о с тавались такими же крупными , избыточное испарение влаги привело бы к их гибели . Свойство организмов реагировать на изменени е окружающей среды названо нормой реакции. Модификационная изменчивость играет огромную роль в сохранении и распространении вида . Эв олюция происходит за счет наследст венных изменений , мутаций и рекомбинаций насл едственных факторов. У одного и того же организма стаб ильность генов различна : один ген может му тировать в несколько раз чаще другого . Раз личия в мутабельности отмечены не толь ко между разными генами , но и разными формами вида . Склонность к мутированию не одинакова и у разных видов . На частоту мутирования оказывают влияние физиологические и биохимические изменения , происходящие в кле тке под влиянием внешних условий . Под дейс тви е м некоторых внешних факторов к оличество мутаций увеличивается в сотни раз. Мутации появляются в клетках любых т каней многоклеточного организма . Если они воз никли в половых клетках , их называют генер ативными , в клетках других тканей тела сом атическими . Цен ность мутации различна , она обусловлена типом размножения организма . Ген еративные мутации проявляются у зародышей сле дующего поколения , а соматические - только у той особи , у которой они возникли , и по наследству другому поколению не передаю тся. Разновидн ость соматических мутаций у растений – почковые мутации , появляющиеся в меристемных клетках точки роста стебля . Развившийся из этой клетки побег полностью имеет мутантный признак . Раньше эти мутац ии называли спортами . Из такого спорта , об наруженного у сор т а яблони Антонов ка могилевская белая , И.В . Мичурин получил известный сорт Антоновка шестисотграммовая . Многи е лучшие американские сорта яблони также были созданы использованием почковых мутаций . Целый ряд ценных сортов картофеля также происходит из спонта н но возникших форм с соматическими мутациями. К мутациям принято относить разного рода генетические преобразования , связанные с ядром и цитоплазмой клетки . Причиной мутации могут быть химические изменения гена , мел кие и крупные перестройки хромосом , измене ние числа хромосом , а также изменения органелл цитоплазмы . Отсюда название разных типов мутаций . Генные или точковые мутаци и затрагивают изменения молекулярной структуры молекулы ДНК . Происходит замена или включен ие одной пары азотистых оснований , а также выпадении нескольких их пар . Резуль тат действия генных мутаций - образование белк а нового типа или отсутствие белка из-за препятствия его синтеза . Мутации , связанные с разрывами и перестройками хромосом , назыв ают хромосомными. Причиной возникновения мутац ий в естественных условиях пока с полной достоверн остью не установлены . Мутации проводимые иску сственным путем происходят за счет воздействи я радиацией , действием химических веществ. Применение селекци и В сельском хозя йстве В сельском хозяйстве нашей стр аны усиленно применяется селекция для вывода новых сортов растений . Благодаря е й удалось в десятки раз , по сравнению с 1917 годом повысить урожайность многих видов растений на единицу площади . Растения , вывед енные нашими селекционерами успешно выращиваютс я не только в России , но и за ее пределами . Сорта интенсивного типа , выведенные П.П . Лукьяненко (Безостая -1, Аврора , Кавказ ), В.Н . Ремесло (Мироновская -808,Мироновская юбилейная , Ильичевка и др .), с урожайностью в производственных условиях 50-100 ц с 1 га з анимает в нашей стране и заруб ежом миллионы гектаров . В животноводстве Благодаря работам советских се лекционеров в животноводстве выведены ценные высокопродуктивные породы крупного рогатого скот а - костромская , казахская белоголовая ; овец - ас канийская, красноярская , казахский архаромеринос и др . С помощью селекции получены кар акульские овцы , дающие шкурки различной окрас ки . В птицеводстве созданы линии , используемые для получения скороспелых гибридов мясного (бройлеры ) и яичного направлений . Усиливаютс я работы по селекции новых видов и пород животных , отвечающих требованиям индустриальных технологий животноводства . Совершенств уются племенные и продуктивные качества скота и птицы. 2. Достижения отечественных селекционеров Сорт озимой пшеницы Бестужая 1 ( интенсивного роста ), выведенный П.П . Лукьяне нко с сотрудниками Краснодарского института с ельского хозяйства (методом гибридизации географи чески отдаленных форм и индивидуального отбор а ). Урожайность его в производственных условия х 40-50 ц с 1 га . Новые пе р спективные сорта Лукьяненко – Аврора и Кавказ – еще более продуктивны – 55-70 ц с 1 га . У распространенных сортов В.Н . Ремесло – Мироновская 808, Мироновская Юбилейная , Ильичевка – урожайность на сортоучастках превышает 100 ц с 1 га. Из сортов яровой пшени цы наибольшую площадь – 26 млн . га – в 1974 г . (около 60% посевов культуры ) занимали зас ухоустойчивые зерна сорта Саратовская 29, Саратовск ая 210, Саратовская 38 и др . Селекции НИИСХ Юго- Востока (А.П . Шехурдин , В.Н . Мамонтова ) известны работы Цицина по от д аленной гибр идизации злаков . Им впервые в мире получен ы пшенично-пырейные гибриды , многолетняя и зер нокормовая пшеница . В селекции пшеницы особое внимание уделяется созданию высокоурожайных короткостебельных с комплексом полезных признако в сортов озимой и яровой пшеницы для условий орошаемого земледелия , гибридной пшеницы высокобелковых ржано-пшеничных амридиплоид ов (тритикуле ). Достигнуты успехи и в селекции кукуруз ы . Созданы и районированы на больших площа дях высокоурожайные гибриды . Буковинский 303 ТВ . М ногие из них в полевых условиях д ают 120-150 ц с 1 га зерна . М.Ш . Ходжиновым пол учены высоколизиновые гибриды (Краснодарский 303 ВЛ , Кубанский 4 ВЛ и др .) 4. Селекция института «Элита» Научно-исследовательский ордена Трудов ого Красного знамени институт се льского хозяйства Юго-Востока организован в 1910 г. В сеть института входит четыре опытных станции , государственное опытно-конструкт орское бюро и девять опытно-производственных хозяйств . Институт располагает земельными угодьям и площадью 110 тыс . га , на кот орых апр обируются адаптивные системы земледелия , новые технологии возделывания и производятся семена высших репродукций районированных и новых сортов полевых культур селекции НИИСХ Юго-В остока в объеме более 50 тыс . тонн ежегодно. В штате института – 327 ч еловек . Научных сотрудников – 161, из них докторов н аук – 13, кандидатов наук – 53. Основные напр авления деятельности 1. Теоретические исследования по физи ологии , генетике и биохимии засухо -, жаро - и морозоустойчивости полевых культур , генетике репродукти вных систем растений. 2. Усовершенствование биот ехнологических методов селекции растений. 3. Селекция полевых ку льтур , сочетающих высокую продуктивность , устойчив ость к биотическим и абиотическим стрессорам и качество зерна. 4. Разработка научных основ ада птивно-ландшафтного земледелия и систем рационального использования почвенного пл одородия. 5. Разработка низкозатратн ых , влагосберегающих и экологически безопасных технологий возделывания полевых культур , технич еских средств и систем защиты растений. 6. Ул учшение пород сельскохозяйственных животных , адаптированных к суровым условиям юго-восточного региона Росс ии. Результаты ра боты В области фундаментальных исследований : ь изучены закономернос ти адаптивности растений ; ь разработаны мето ды создания засухоуст ойчивых сортов полев ых культур ; ь предложены метод ы использования клеточных технологий в селекц ии и семеноводстве ; ь созданы наборы анеуплодных и изогенных линий пшеницы , осущ ествлен перенос в пшеницу ценных чужеродных генов , изучены эффекты генов ; ь разра ботаны модели засухоустойчивых сортов пшеницы , дан физиологический анализ продукционного процесса в посевах пшеницы , усовершенствованы методы оценки сортов на потенциальную продуктивность и устойчивость к стрессорам в полевых условиях. В области селекции : Селекционерам института и опытных станций создано 315 сорто в . На 200 год в Российский Государственный ре естр селекционных достижений , допущенных к ис пользованию , включено 103 сорта и гибрида , которы е возделываются на десятках миллионов гектаро в : Озимая мя гкая пшеница – Ершовская 10, Саратовская 90, Смуглянка , Саратовская остистая ; Яровая мягкая пшеница – Альбидум 188, Альбидум 28, Альбидум 29, Белянк а , Ершовская 32, Л -503, Л -505, Прохоровка , Самсар , Сар атовская 29,39,42,55,46,58,60,62,64,66, Юго-Восточная 2; Яровая твердая пшеница – Валентина , Краснокутка 6,10, Людмила , Сара товская 57,59, Саратовская золотистая , Ник ; Озимая рожь – С аратовская 4,5,6,7, Саратовская крупнозерная ; Яровой ячмень – Нутанс 108,553,642; Просо – Ильиновско е , Саратовское 3,6,8,10; Ну т – красн окутский 28,36,123,195, Юбилейный , Заволжский ; Соя – Соер 1,3,4 Кукуруза – Белозер ный 1МВ , Белозерка М , Мова и мн . др. Подсолнечник – Сар атовский 82,85, Скороспелый , Скороспелый 87, Степной 81, Юби лейный 75, ЮВС 2,3; Сорго зерновое , Сорго сахарное , Люцерна , Эспарцет , Житняк и др. В области животноводства : Созданы заводские типы и линии овец цигайской и ставропольской пород , пр испособленные к суровым условиям юго-востока . Ведутся исследования по улучшению генетической структуры стад крупного рогато го скота и свиней. 5. Связь селекции с генетикой Теоретической основой селекции явл яется генетика - наука о законах наследственно сти и изменчивости организмов и методах у правления ими . Она изучает закономерности нас ледования признаков и свойств родительск и х форм , разрабатывает методы и приемы упра вления наследственностью . Применяя их на прак тике при выведении новых сортов растений и пород животных , человек получает нужные формы организмов , а также управляет их инд ивидуальным развитием - онтогенезом. Основы современной генетики з аложил чешский ученый Г . Мендель , который в 1865 году установил принцип дискретности , или прерывности , наследовании признаков и свойств организмов . В опытах с горохом исследоват ель показал , что признаки родительских растен ий при ск р ещивании не уничтожаются и не смешиваются а передаются потомству либо в форме , характерной для одного из родителей , либо в промежуточной форме , вновь проявляясь в последующих поколениях в определенных количественных соотношениях . Его опыты доказали также, что существуют материальные носители наследственности , в по следствии названные генами . Они особые для каждого организма. В начале двадцатого века ам ериканский биолог Т.Х . Морган обосновал хромос омную теорию наследственности , согласно которой наследственн ые признаки определяются х ромосомами - органоидами ядра всех клеток орга низма . Ученый доказал , что гены расположены среди хромосом линейно и что гены одно й хромосомы сцеплены между собой . Признак обычно определяется парой хромосом . При образ овании половых клеток парные хромосомы расходятся . Полный их набор восстанавливаетс я в оплодотворенной клетке . Таким образом , новый организм получает хромосомы от обоих родителей , а с ними наследует те или иные признаки. В двадцатых годах возникли и стали развиваться му тационная и популяционная генетики . Популяционная генетика это область генетики , которая изучает основные факторы эволюции - наследственность , изменчивость и отбор - в конкретных условиях внешней среды , поп уляции . Основателем этого направления был сов етск и й ученый С.С . Четвериков . Мутаци онную генетику мы рассмотрим параллельно с мутагенезом. В 30-е годы генетик Н.К . Кольцов пре дположил , что хромосомы - это гигантские молеку лы , предвосхитив тем самым появление нового направления в науке - молекулярной генет ики. Позднее было доказано , что хромосомы состоят из белка и молекул дезоксирибонуклеин овой кислоты (ДНК ). В молекулах ДНК и з аложена наследственная информация , программа синт еза белков , являющихся основой жизни на Зе мле. Современная генетика развивается всесто ронне . В ней много направлений . Выделяют г енетику микроорганизмов , растений , животных и человека . Генетика тесно связана с другими биологическими науками - эволюционным учением , м олекулярной биологией , биохимией . Она является теоретической основой с елекции . На основе генетических исследований были разработан ы методы получения гибридов кукурузы , подсолн ечника , сахарной свеклы , огурца , а также ги бридов и помесей животных , обладающих вследст вие гетерозиса (гетерозис - это ускорение роста , увеличение ра з меров , повышение жиз неспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими о рганизмами ) повышенной продуктивностью.