Основные методы селекции и биотехнологии

9. Основные методы селекции и биотехнологии

На экране

Текст «Основные методы селекции и биотехнологии»

Селекция – это наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с необходимыми человеку свойствами.

Текст «Селекция – это наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с необходимыми человеку свойствами»

Сорт, порода, штамм – это популяция организмов, соответственно растений, животных, микроорганизмов, которая искусственно выведена человеком, характеризующаяся конкретным генофондом, в котором передаются по наследству определенные морфологические и физиологические признаки с необходимым уровнем и спецификой продуктивности.

Текст «Сорт, порода, штамм – это популяция организмов, соответственно растений, животных, микроорганизмов, которая искусственно выведена человеком, характеризующаяся конкретным генофондом, в котором передаются по наследству определенные морфологические и физиологические признаки с необходимым уровнем и спецификой продуктивности»

Основные задачи селекции: исследование многообразия растений, животных и микроорганизмов, которые относятся к объектам селекции; повышение продуктивности пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов; проведение анализа характера наследственной изменчивости при проведении гибридизации и мутационного процесса; изучение действия среды на развитие признаков и свойств организмов; выведение сортов растений и пород животных, которые устойчивы к заболеваниям и действию абиотических факторов; усовершенствование методов искусственного отбора с целью усиления и закрепления необходимых для человека признаков у организмов с различными типами размножения; выведение организмов пригодных для использования в промышленности, которые можно легко выращивать, разводить и убирать.

Текст «Основные задачи селекции:

• исследование многообразия растений, животных и микроорганизмов, которые относятся к объектам селекции;
• повышение продуктивности пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов;
• проведение анализа характера наследственной изменчивости при проведении гибридизации и мутационного процесса;
• изучение действия среды на развитие признаков и свойств организмов; выведение сортов растений и пород животных, которые устойчивы к заболеваниям и действию абиотических факторов;
• усовершенствование методов искусственного отбора с целью усиления и закрепления необходимых для человека признаков у организмов с различными типами размножения;
• выведение организмов пригодных для использования в промышленности, которые можно легко выращивать, разводить и убирать»

Селекция берет свое начало со времен перехода людей к земледелию и скотоводству. Уже тогда человек осуществлял бессознательный отбор лучших растений и животных. Однако полноправное становление селекции как науки произошло только с развитием генетики, которая на данный момент и является ее теоретической основой. Кроме генетики селекция связана с теорией эволюции, молекулярной биологией, биохимией и рядом других биологических дисциплин. Используя достижения других наук, селекция совершенствует свои методы. Основой селекции как науки является искусственный отбор, концепция которого была разработана гением научной мысли Ч. Дарвином.

Текст «Теоретической основой селекции является генетика»

К традиционным методам селекции относятся отбор, гибридизация и мутагенез. С развитием генетики появились принципиально новые методы – клеточная и генная инженерия, которые легли в основу нового направления в биологии – биотехнологии.

Схема «Методы селекции»

Биотехнология подразумевает использование в промышленности биологических процессов и систем на основе получения особых форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с определенными заранее заданными  признаками.

Текст «Биотехнология подразумевает использование в промышленности биологических процессов и систем на основе получения особых форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с определенными заранее заданными  признаками»

Методический отбор как метод селекции предполагает сознательный систематический отбор представителей растений, животных или микроорганизмов с определенными признаками, а также стремление к выведению нового сорта или породы. Выделяют две разновидности искусственного отбора: массовый и индивидуальный. Массовый отбор – это выделение группы особей с желаемыми качествами, потомство которой генетически неоднородно и поэтому для него характерно расщепление по признакам при размножении, в связи с чем отбор проводят в ряде поколений. Индивидуальный отбор – это отбор единичных особей с необходимыми качествами, потомство которых выращивают отдельно от остальных. В результате такого отбора получают чистые линии. Чистая линия – это группа организмов, которая имеет определенные признаки, которые полностью передаются потомству в связи с генетической однородностью всех особей. Чистые линии являются ценным исходным материалом для селекции.

Текст «Методический отбор как метод селекции предполагает сознательный систематический отбор представителей растений, животных или микроорганизмов с определенными признаками, а также стремление к выведению нового сорта или породы»

Схема «Разновидности искусственного отбора»

Текст «Чистая линия – это группа организмов, которая имеет определенные признаки, которые полностью передаются потомству в связи с генетической однородностью всех особей»

Увеличить разнообразие генетического исходного материала, от которого зависит эффективность отбора, можно с помощью гибридизации. Различают два вида гибридизации: близкородственную и неродственную. Близкородственная гибридизация позволяет перевести рецессивные гены в гомозиготное состояние. Неродственная гибридизация направлена на объединение в одном организме генов, которые несут ценные признаки разных особей. Инбридинг – близкородственная гибридизация, повышающая степень однородности организмов. При многократном повторении инбридинга может произойти резкое ослабление или даже вырождение потомков. Внутривидовая неродственная гибридизация подразумевает скрещивание особей разных сортов или пород в рамках одного вида. Отдаленная неродственная гибридизация – это скрещивание особей разных видов и родов. Аутбридинг – гибридизация особей разных линий с целью получения гетерозиготных потомков с улучшенными качествами в сравнении с родителями. В случае успеха говорят о проявлении эффекта гетерозиса. Гетерозис – это, так называемая, гибридная сила, суть которого в отсутствии проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Эффект гетерозиса широко применяется в сельском хозяйстве для получения высокоурожайных гибридных сортов растений и некоторых пород животных. Однако эффект гетерозиса ослабевает уже со второго поколения.

Текст «Гибридизация – метод селекции для увеличения разнообразия исходного генетического материала»

Схема «Разновидности гибридизации»

Текст «Гетерозис – это, так называемая, гибридная сила, суть которого в отсутствии проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии»

При проведении отдаленной гибридизации существует ряд сложностей, связанных с некоторой несовместимостью организмов, что требует разработки специальных методов по преодолению той или иной причины несовместимости. Однако часто даже при успешном получении межвидовых или межродовых гибридов дальнейшее разведение невозможно ввиду их бесплодия. В противном случае могут возникнуть новые организмы с нужными качествами по причине четко выраженного эффекта гетерозиса. Примерами успешного действия отдаленной гибридизации являются мулы – гибриды лошади и осла; нары – гибриды одногорбого и двугорбого верблюдов; бестеры – гибриды белуги и стерляди.

Текст «Успешные результаты отдаленной гибридизации»

Мутагенез подразумевает действие на организмы различными мутагенами с целью получения организмов с новыми признаками. Однако результаты мутации непредсказуемы в силу их спонтанности. Поэтому данный метод используется только для поставления материала для дальнейшего отбора.

Текст «Мутагенез - действие на организмы различными мутагенами с целью получения организмов с новыми признаками»

Отбор, гибридизация и мутагенез используют лишь естественные генетические возможности организмов. Выведением организмов с новыми признаками, некоторые из которых не встречаются в природе, занимаются клеточная и генная инженерия. Основой клеточной инженерии является культивирование отдельных клеток и тканей на искусственных питательных средах, которые в дальнейшем можно использовать для синтеза нужных веществ, производства обеззараженного посадочного материала, получения клеточных гибридов. Генная инженерия подразумевает целенаправленный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой, который зачастую далек по происхождению.

Текст «Клеточная инженерия - культивирование отдельных клеток и тканей на искусственных питательных средах, которые в дальнейшем можно использовать для синтеза нужных веществ, производства обеззараженного посадочного материала, получения клеточных гибридов.

Генная инженерия - целенаправленный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой, который зачастую далек по происхождению»