Методы селекции. Генномодифицированные продукты

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ БРЕСТСКОГО ОБЛИСПОЛКОМА

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

“ БРЕСТСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ  ” 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

по дисциплине «Охрана окружающей среды и энергосбережение» 
 

                                              _

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2011

 

    Вопросы

1. Методы селекции
2. Генномодифицированные продукты

 
 

 

    1.Селе́кция — наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.

    Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII в. 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.

    Генетика является теоретической основой селекции, так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. В результате применения знаний по генетике на практике 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.

    Многолетняя селекционная работа позволила вывести  много десятков пород домашних кур, отличающихся высокой яйценоскостью, большим весом, яркой окраской и т. п. А их единый предок — банкивская кура из Юго-Восточной Азии. На территории России не растут дикие представители рода крыжовник. Однако на основе вида крыжовник отклоненный, встречающийся на Западной Украине и Кавказе, получено более 300 сортов, многие из которых прекрасно плодоносят в России.

    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.

    Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез.

    Отбор. В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор. В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.

    Массовый  отбор — это выделение группы особей по внешним (феноти-пическим) признакам без проверки их генотипа. Например, при массовом

    отборе  из всей популяции кур той или иной породы в хозяйствах оставляют для размножения птиц с яйценоскостью 200—250 яиц в год, живой массой не менее 1,5 кг, определенной окраски, не проявляющих инстинкта высиживания и т.д. Все остальные куры выбраковываются. При этом потомство каждой курицы и петуха оценивается только по фенотипу.

    Основными достоинствами данного метода являются его простота, экономичность и  возможность сравнительно быстрого улучшения местных сортов и пород, а недостатком — невозможность  индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.

    При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.

    Значение  индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного  производства, где имеется возможность  получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35 000 телят. Для длительного сохранения семени используют метод глубокого замораживания. Уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами. Такая сперма используется в селекционной работе.

    Отбор в селекции наиболее эффективен при  сочетании с определенными типами скрещивания.

    Методы  гибридизации (типы скрещивания) в селекции. Все разнообра зие типов скрещивания сводится к инбридингу и аутбридингу. Инбридинг — это близкородственное (внутрипородное или внутрисортовое), а аутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание.

    При близкородственном скрещивании (инбридинге) в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец— дочь, мать—сын, двоюродные братья—сестры и т.д.). Этот тип скрещивания применяется в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков (рис. 8.4).

    Вместе  с тем, при инбридинге часто наблюдается  снижение жизнеспособности растений и  животных, их постепенное вырождение, обусловленное переходом в гомозиготное состояние рецессивных мутаций, которые преимущественно являются вредными.

    Неродственное скрещивание (аутбридинг) позволяет  поддерживать свойства или улучшать их в ряду следующих поколений  гибридов. Это связано с тем, что  при аутбридинге вредные рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние и гибриды первого поколения часто оказываются более жизнеспособными и плодовитыми, чем их родительские формы. На основе аутбридинга получают гетерозисные формы.

    Гетерозис (от греч. heterosis — изменение, превращение) — это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами. В последующих поколениях его эффект ослабевает и исчезает.

    Классическим  примером проявления гетерозиса является мул — гибрид лошади (кобылы) и осла (самца). Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

    Подобное  явление широко известно и среди  растений. Так, валовые сборы зерна  гетерозисного гибрида кукурузы были на 20—30% выше, чем родительских организмов (рис. 8.5).

    Гетерозис широко используется в селекции растений и животных для повышения их продуктивности, а также в промышленном птицеводстве (например — бройлерные цыплята) и  свиноводстве.

    Автополиплоидия и отдаленная гибридизация. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется ряд методов по искусственному получению полиплоидов. Метод автополиплоидии (кратного увеличения числа наборов хромосом одного вида) приводит к увеличению размеров клеток и всего растения в целом. Полиплоиды по сравнению с исходными диплоидными организмами, как правило, имеют большую вегетативную массу, более крупные цветки и семена (рис. 8.6, 8.7). Полиплоидные формы жизнеспособнее диплоидных. Около 80% современных культурных растений являются полиплоидами.

    Ценные  результаты дает также метод отдаленной гибридизации. В его основе лежит явление аллополиплоидии — изменение числа наборов хромосом на основе скрещивания организмов, относящихся к разным видам и даже родам. Например, получены межвидовые гибриды капусты и редьки, ржи и пшеницы, пшеницы и пырея и др. Гибридизация пшеницы (ТгШсит) и ржи ( Sekale )позволила получить ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Они обладают высокой урожайностью пшеницы, зимостойкостью и неприхотливостью ржи, устойчивостью ко многим болезням.

    Получение полиплоидных пород животных и внедрение  их в практику сельского хозяйства  — дело будущего.

    Мутагенез. В последние десятилетия во многих странах мира ведется работа по получению индуцированных мутантов. Так, у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.) были выделены мутанты, индуцированные рентгеновскими лучами. Они отличаются не только повышенной урожайностью зерна, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке урожая. Кроме того, короткая л прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера и массы зерен без опасения, что повышение урожая приведет к полеганию растений.

    Достижения современной селекции. За последние 100 лет усилиями селекционеров урожайность зерновых культур была повышена почти в 10 раз. Сегодня в ряде стран получают рекордные урожаи риса (100 ц/га), пшеницы, кукурузы и др.

    Созданы прекрасные сорта пшеницы российскими селекционерами П.П. Лукьяненко (Безостая 1, Аврора, Кавказ), А.П. Шехурдиным и В.Н. Мамонтовой (Саратовская 29, Саратовская 36, Альбидум 43 и др.), В.Н. Ремесло (Мироновская 808, Юбилейная 50). Эти сорта отличаются высокой урожайностью, устойчивостью к полеганию, хорошими хлебопекарными и мукомольными качествами в различных климатических зонах.

    Российский  академик B . C . Пустовойт всего за 25 лет добился увеличения мае  личности различных сортов подсолнечника  на 20%. Им созданы сорта, масличность  которых достигает 54—59%. Кроме того, за эти годы урожай семянок вырос в три раза, а сбор масла увеличен вчетверо.

    Большие успехи достигнуты и селекционерами Беларуси. Учеными Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства (на базе которого в 1993 г. создано три института — БелНИИ плодоводства, БелНИИ овощеводства и БелНИИ картофелеводства) с 1925 по 1995 г. выведено 69 сортов картофеля, более 70 сортов овощных, 124 сорта плодовых и 23 сорта ягодных культур.

    Под руководством и при непосредственном участии академика П.И. Альсмика выведены хорошо зарекомендовавшие  себя сорта картофеля — Темп, Докшицкий, Разваристый, Агрономический, Огонек, Зубрёнок, Белорусский ранний, Ласунак, Орбита, Белорусский-3, Синтез и др.

    В последние годы в республике районировано более 20 сортов картофеля с потенциальной  урожайностью 500—700 ц/га, повышенным содержанием  сухих веществ, устойчивых к болезням и вредителям, с высокими дегустационными  качествами, пригодных для переработки  на пищевые полуфабрикаты.

    Широкую популярность в республике и соседних странах получили белорусские сорта  ягодных культур, автором которых  является доктор сельскохозяйственных наук А. Г. Волузнев. Наиболее распространенными  из них являются сорта черной смородины — Белорусская сладкая, Кантата, Минай Шмырев, Памяти Вавилова, Катюша, Партизанка; красной смородины — Ненаглядная; крыжовника — Яровой, Щедрый, земляники — Минская, Чайка.

    Селекционерами  Беларуси (Э.П. Сюба-рова, А.Е. Сюбаров  и др.) выведено 24 сорта яблони — Антей, Белорусская малиновая, Банановое, Белорусский синап, Минское и др.; 8 сортов груши — Белоруска, Маслянистая лошицкая, Белорусская поздняя, Бере лошицкая и др.; 9 сортов сливы — Ранняя лошицкая, Нарач, Кромань и др.; 9 сортов вишни — Вянок, Новодворская и др.; 15 сортов черешни — Золотая лошицкая, Красавица и многие другие.