Методы селекции микроорганизмов
Селекция
Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.
В основе селекции лежат – гибридизация и естественный отбор
Теоретической основой селекции является генетика
Для селекции необходимо:
1) Знать закономерности наследования признаков
2) Знать законы наследственной и ненаследственной изменчивости
3) Изучать разнообразие культур (чем отличаются друг от друга разные роды, виды, сорта итд)
4) Разрабатывать методы искусственного отбора
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями
Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Для этого Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений.
| Центр происхождения | Местоположение | Растения |
| 1) Южноазиатский | Индия, Юго-Восточная Азия | Рис, сахарный тросник, бананы |
| 2) Восточноазиатский | Китай, Япония, Корея | Соя, просо, гречиха |
| 3) Юго-Западноазиатский | Средняя Азия, Иран, Афганистан | Пшеница, рожь, бобовые |
| 4) Средиземноморский | Страны на берегу Средиземного моря | Капуста, сахарная свекла |
| 5) Абиссинский | Африка | Ячмень, кофейное дерево |
| 6) Центральноамериканский | Мексика | Кукуруза, какао, табак |
| 7) Южноамериканский | Южная Америка | Картофель, ананас |
|
|
|
Классические методы селекции
Гибридизация
1) Инбридинг (близкородственное скрещивание) – используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений, например, для получения чистых линий кукурузы. Подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса
Гетерозис – явление, при котором гибриды (потомки) по ряду свойств превосходят родителей. Являются более крупными, плодовитыми итд. Начиная со второго поколения гетерозис затухает
Эффект гетерозиса (Рис В)
2) Аутобридинг – скрещивание неродственных форм одного вида (не имеют общих предков в пределах 4-6 поколений). Также приводит к эффекту гетерозиса
3) Отдаленная гибридизация – скрещивание особей, относящихся к разным видам.
Отдаленные гибриды обычно стерильны (нарушается конъюгация хромосом в мейозе).
Но метод полиплоидии способен решить проблему стерильности (бесплодия).
Ученый Карпеченко скрещивал капусту и редьку (диплоидный набор = 18). Получился гибрид с таким же набором хромосом – 18. Но он был стерилен. Затем ученый с помощью вещества колхицина удвоил набор хромосом в гибриде (4n = 36) и гибрид стал фертильным (плодовитым)
|
|
|
Отбор
1) Массовый отбор – используют в селекции перекрестноопыляемых растений. При этом выделяют группу особей, обладающих ценными признаками.
Массовый отбор осуществляется по фенотипу. Результаты отбора неустойчивы, так как перекрестное опыление является случайным (нельзя определить кто кого опылил)
2) Индивидуальный отбор – используют в селекции самоопыляемых растений. В этом случае потомство сохраняет признаки родителей, является гомозиготным и называется чистой линией.
Индивидуальный отбор осуществляется по генотипу. Очень эффективен.
Мутагенез
1) Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами
2) Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что использовал в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию.
|
|
|
Мичурин использовал метод ментора – воспитание в гибриде желательных качеств.
Для этого используется растение-привой – то растение, которому нужно привить нужные качества, и растение подвой – от которого прививаются качества
Методы селекции животных:
1) Подбор родительских пар по экстерьеру (внешним признакам)
2) Гибридизация – инбридинг (близкородственное) и аутобридинг. Отдаленная гибридизация всегда приводит к получению стерильных гибридов, метод полиплоидизации у животных не используется
3) Отбор только индивидуальный (массового нет) – по генотипу.
4) Испытание производителя по потомству – проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (яйценоскость, молочность)
Берут одного бычка и скрещивают его с несколькими коровами. По потомству оценивают, хорош бычок или нет
Методы селекции микроорганизмов
Геном бактерий гаплоидный, поэтому любые мутации проявляются уже в первом поколении. Также у бактерий очень высокая скорость размножения
В селекции микроорганизмов используется только экспериментальный мутагенез и массовый отбор.
|
|
|
Сравнительная таблица методов селекции растений и животных
| Методы | Селекция животных | Селекция растений |
| Подбор родителей | По экстерьеру | По центрам происхождения культурных растений |
| Неродственная гибридизация (аутобридинг) | Скрещивание пород разных видов для получения эффекта гетерозиса. Гибриды всегда бесплодны. | Скрещивание сортов разных видов для получения гетерозиса. Гибриды бесплодны. Стерильность можно преодолеть путем полиплоидизации |
| Близкородственная гибридизация (инбридинг) | Скрещивание близких родственников для получения гомозигот (чистых линий) | Самоопыление у перекрестноопыляемых растений для получения чистых линий |
| Массовый отбор | Не применяется | Применяется у перекрестноопыляемых |
| Индивидуальный отбор | Жесткий индивидуальный отбор | Применяется у самоопыляемых |
| Метод испытания производителя по потомству | Один организм оплодотворяет множество самок. По потомству судят о производительности самца | Не применяется |
Биотехнология— использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах
Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия
Генная инженерия – совокупность методик, позволяющих выделить нужный ген из генома одного организма и ввести его в геном другого организма
Например, кишечная палочка, которая живет в кишечнике человека, после встраивания в нее гормона инсулина и гормона роста, стала способна синтезировать эти гормоны (инсулин и соматотропин)
Хромосомная инженерия
1) Введение в генотип пары чужих гомологичных хромосом, или замена «своих» хромосом парой чужих
2) Метод гаплоидов – выращивают гаплоидные растения, а затем удваивают количество хромосом в них.
3) Метод полиплоидии – кратное увеличение числа хромосом.
Клеточная инженерия – связаны с культивированием отдельных клеток или тканей в питательных средах
1) Дает возможность получать ценные питательные вещества
2) Позволяет размножить редкие и ценные растения
3) Позволяет создать гибридОмы – удаляют клеточные оболочки двух разных клеток и сливают их цитоплазмы. Например, Т-лимфоцит (иммунная клетка) сливается с раковой клеткой. В итоге, гибридОма приобретает возможность синтезировать антитела (как Т-лимфоцит) и неограниченно делиться (как раковая клетка)
4) Метод клонирования – пересадка ядра соматической клетки в яйцеклетку.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 198; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!