Конспект по биологии Методы селекции растений, животных и микроорганизмов (9 класс)

Организменный уровень организации живого ( 18 часов )
Урок 18 ( 42 )
Тема: Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов.
Задачи: сформировать у учащихся представление об основных методах, применяемых в селекции растений, животных и микроорганизмов.
Оборудование: презентация, флэш – анимация;
1. Оргмомент
2. Ход урока
* проверка
домашнего задания
* Изучение нового материала
3.Домашнее задание
1. Почему центры многообразия культурных растений совпадают с теми местами, где располагадись великие древние цивилизации?
2. Каким образом учёные используют закон гомо- логических рядов наследственной изменчивости в селекционной работе?
I. Отбор
1. Естественный и искусственный
2. Искусственный: бессознательный и методический
3. Методический отбор
Современная селекция базируется на методическом отборе, который ведётся в двух направлениях – на сохранение сортовых и породных признаков (массовый отбор) и на их совершенствование (индивидуальный отбор).
А) массовый отбор – выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства
У растений – при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник).
У животных – выбраковка особей, по фенотипу не соответствующих породным стандартам. Его назначение заключается в сохранении постоянства породных качеств.
Пример: применяется у домашней птицы, у кур в хозяйствах оставляют птиц с яйценостью 200 – 250 яиц в год и живой массой 1,5 кг, определённой окраски и не проявляющих инстинкта насиживания, всех остальных выбраковывают.
Дополнительный материал:
В этом случае сорт или порода представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления, поэтому этот отбор необходимо повторять.
Б) индивидуальный – выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.
- при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох).
Дополнительный материал:
В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.
- при селекции животных отбор идет
А) с учетом экстерьерных признаков.
Экстерьер (от лат. exterior – внешний) – совокупность внешних признаков животного – телосложение, соотношение частей тела и т.д.
Дополнительный материал:
Любой организм представляет собой целостную систему, поэтому определенное телосложение животного может свидетельствовать о его высокой мясной или молочной продуктивности (вспомните о соотносительной, или корреляционной, изменчивости). Таким образом, через экстерьер пытаются выяснить генотип животного.
Б) отбор наследственно ценных производителей по потомству –
получают и оценивают потомство каждой отдельной особи в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих признаков. На последующих этапах отбора используются только те особи, которые наибольшее число потомков с высокими показателями, остальные отбраковываются – породы собак, крупного рогатого скота.
При последующем искусственном оплодотворении возможно получить большое количество потомков –
от 1 быка производителя можно получить до 35 000
телят.
Дополнительный материал:
При селекции домашних животных очень важно определить наследственные качества самцов по признакам, которые непосредственно у них не проявляются, например по молочности и жирномолочности у быков или яйценоскости у петухов. Для этого используют метод анализа (испытания) производителей по потомству.
Сначала от самца-производителя получают немногочислен- ное потомство и сравнивают его продуктивность с продуктивностью матери и продуктивностью породы. Если продуктивность дочерей оказывается выше продуктивности породы и продуктивности матери, то это указывает на большую ценность производителя, которого следует использовать для дальнейшего улучшения породы.
От хорошего самца можно получить большое потомство, особенно если применить искусственное осеменение. Сперму, полученную от хорошего производителя, можно хранить долгое время, используя метод криохранения в жидком азоте.
С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров-рекордисток по удоям можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других менее ценных коров. Эмбрионы также хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.
II. Гибридизация
Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если он сочетается с определёнными типами скрещивания.
Гибридизация - скрещивание наследственно разнородных организмов одного вида, породы (внутренняя, внутривидовая гибридизация) или различающихся видов, пород (отдаленная гибридизация).
1. Внутривидовая гибридизация — скрещивание особей одного вида, его подвидов, сортов, пород или линий
А) инбридинг – скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений)
Дополнительный материал:
- в отношении растений чаще используется термин «инцухт». Термин инцухт также часто используется при описании взаимоотношений между людьми, например, в биографиях.
Инцест является ярко выраженной формой инбридинга, когда скрещивание происходит между особями, связанными прямым родством
В качестве исходных форм используются братья и сёстры, родители и дети. Этот метод применяется, когда хотят перевести большинство ценных генов породы в гомозиготное состояние, но в результате может наблюдать депрессия – ослабление породы,
Поэтому инбридинг только этап в улучшении породы.
Б) аутбридинг – неродственное ( межпородное и межсортовое) скрещивание.
Пример:
1.Питбультерьер - предками питбультерьеров считают староанглийских бульдогов и терьеров, эта порода соединяет в себе силу, мужество и жесткость бульдога, агрессивность, быстроту и напористость терьера
Дополнительный материал:
Для достижения этой цели в начале XX в. началась разработка стандарта породы питбультерьер, а в их разведении наблюдалось перенесение акцента с рабочих качеств на экстерьер. В результате была получена порода, которая по внешним параметрам аналогична питбультерьерам, но в то же время не может использоваться как бойцовая собака. Эту породу назвали американским стаффордшир-терьером. Она представляла собой выставочный вариант питбультерьера, породу, которую можно было официально зарегистрировать, что, наконец и произошло в 1936 г.
American Kennels Club (АКС) – кинологическая организация, объединявшая все породы и имевшая международное признание – зарегистрировала представленную породу как стаффордшир-терьера, а в 1972 г. – как американского стаффордшир-терьера.Тем временем питбультерьеры оставались все еще непризнанными, им запрещалось участвовать в племенном разведении и выставках. Нелегальное разведение породы продолжалось только в UKC и некоторых других небольших кеннел-клубах.Использование породы не по назначению приводит к ее вырождению, что и случилось с американским стаффордшир-терьерами. Чтобы исправить положение, в 50-х гг. XX столетия АКС разрешил племенное скрещивание питбультерьеров со стаффордшир-терьерами. Таким образом, бойцовая порода была наполовину признана.
2. Украинская белая степная порода свиней
Хорошим примером межпородного скрещивания может служить выведенная академиком Михаилом Федоровичем Ивановым (1871–1935) порода свиней – украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, а при скрещивании их – родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, а по выносливости – от украинских свиней.
В результате этого скрещивания наблюдается явление гетерозиса – ускорение роста, увеличение размеров, повышение жизнеспособности у гибридов первого поколения по сравнению с родительскими особями.
В последующих поколениях явление гетерозиса ослабляется и исчезает.
2. Межвидовая (отдалённая ) гибридизация -
скрещивание особей, принадлежащих к разным видам.
А) тритикале (Triticosecale - от лат. triticum — пшеница и secale — рожь) — злак, гибрид ржи и пшеницы.
Дополнительный материал:
Тритикале обладает повышенной морозостойкостью (больше чем у озимой пшеницы), устойчивостью против грибных и вирусных болезней, пониженной требовательностью к плодородию почвы, прекрасно растет на легких песчаных подкисленных почвах. содержат много белка в зерне. Урожайность тритикале до 80 ц. зерна с гектара (в условиях сортоучастков максимальный урожай 129 ц/га) и 45 т/га зеленой массы. Культура генетически защищена от ржавчин и целого комплекса других болезней, выдерживает на узле кущения морозы до минус 20 °С , и обладает высокой устойчивостью к полеганию. Вредители зерновых посевов повреждают растения тритикале значительно меньше, чем пшеницу и рожь.
Б) кобыла + осёл = мул
В) ослица + конь = лошак
Г) Левопард
Левопард – это результат скрещивание самца леопарда с самкой льва. Голова животного похожа на голову льва, в то время как остальное тело больше напоминает леопарда. По размерам левопарды крупнее обычных леопардов, они любят карабкаться по деревьям и плескаться в воде.
Д) Верблюлама
Это гибрид верблюда и ламы. Рождаются на свет в результате искусственного оплодотворение, поскольку различие размеров животных не допускает естественного размножения. У верблюламы обычно короткие уши и длинный хвост, как у верблюда, но раздвоенное копыто, как у ламы. И главное – у верблюлам отсутствует горб.
Е) Зеброиды
Получаются в результате скрещивание зебры с лошадью, ослом или пони. Зеброидов предпочитают обычным зебрам по практическим соображениям, например, на них гораздо удобнее ездить верхом.
Ж) Лигр и тигролев
Лигр - гибрид между львом и тигрицей, выглядящий как гигантский лев с размытыми полосами. Не считая тигра, который является непосредвенным природным видом, это самая большая кошка в мире на сегодняшний день. Некоторые самцы-лигры имеют гриву и, как и тигры, но в отличие от львов, могут и любят плавать. Также, самки
лигров (лигрицы) могут давать потомство, что необычно для гибридов. Потомство от скрещивания тигра и львицы называется тигрол. Лигры являются самыми крупными из семейства кошачьих в мире. Тигролев, или тиглон - наиболее часто встречающий в неволе гибрид - это помесь тигра-самца и львицы-самки, называемый тигрольвом.
Последствия:
+ - гетерозис
- - бесплодие
Дополнительный материал:
Межвидовое скрещивание часто приводит к существенному снижению жизнеспособности, частичной или полной стерильности;
иногда (при высокой генетической гомологии скрещиваемых форм) межвидовые гибриды могут быть жизнеспособными и фертильными и играют важную роль в получении новых сортов растений и выведении новых пород животных.
Собаки-волки высоко ценятся любителями экзотических животных. Считается, что первое успешное спаривание собаки и волка было осуществлено в Англии в 1766 году, когда повязали дикого волка и шпица. Результатом была легко укротимая собака, гораздо менее агрессивная, чем волк.
В мире существует несколько официально признанных гибридов собак и волков – волкопсов. Сложностью создания такого гибрида является то, что лишь малое количество пород собак может быть повязано с волком.
Самыми успешными результатами таких скрещиваний можно считать следующие четыре породы.
- Волчья собака Саарлоса - Это гибрид немецкой овчарки и канадского волка.
- Чешский волчак (влчак) - это гибрид немецкой овчарки и евразийского волка
- Волчья собака куньмин - основу породы официально признанной в 1988 году вошли немецкие овчарки, привезенные из Восточной Германии и неизвестные породы собак-волков из Пекина и города Гуйян
- Итальянский лупо - немецкая овчарка и волчица Лацио с Аппенин.
III. Преодоление бесплодия межвидовых гибридов.
Работа академика Карпеченко Г.Д. 1924 год.
IV. Искусственный мутагенез
Искусственный мутагенез – воздействие на организм в условиях эксперимента каким – либо мутагенным фактором для возникновения мутаций
Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Пример: сов. Учёный С.И. Алиханян получил мутации микроорганизмов, обладающих в десятки раз более высоким выходом антибиотиков, чем исходные культуры.
Дополнительный материал:
Необходимо учитывать тот факт, что мутировать могут и болезнетворные микроорганизмы. Под влиянием лекарственных препаратов.
V.Достижения селекционеров.
Больших успехов в XX в. добились селекционеры-животноводы. На основе методов подбора и гибридизации, результативность которых была ярко продемонстрирована, в частности в уже упоминавшихся работах М.Ф. Иванова, были созданы новые замечательные породы всех видов домашних животных. На основе вышеупомянутой гибридизации дикого барана-архара с мериносами с последующим отбором животных, сочетающих в себе желательные качества, и с использованием близкородственного скрещивания Н.С. Батурин и Я.Я. Лусин вывели в Казахстане породу архара-мериноса, имеющую высокую шерстную продуктивность тонкорунных овец и присущую архару хорошую приспособленность к условиям высокогорных пастбищ.
На основе использования методов межпородного скрещивания и дальнейшего строгого отбора выведены породы крупного рогатого скота с высоким уровнем молочной продуктивности и большим содержанием жира в молоке. Примером может служить костромская порода крупного рогатого скота, созданная на основе скрещивания местного поголовья с производителями других пород с последующим строгим отбором и подбором, основанным на оценке племенных качеств животных. Высокая продуктивность животных этой породы характеризуется тем, что отдельные коровы дают от одного отела до другого свыше 16 тыс. кг молока.
Межпородное скрещивание было использовано также при создании новой мясо-шерстной породы овец. В качестве исходных родительских пород были выбраны алтайская тонкорунная порода, которая характеризуется хорошим качеством шерсти и высокой приспособленностью к местным условиям, и две английские скороспелые мясо-шерстные породы. Полученная в результате длительной селекционной работы и гибридизации порода характеризуется крепкой конституцией, большой живой массой (бараны – 110–115 кг, матки – 60–62 кг) и высоким настригом шерсти, которая отличается блеском, эластичностью и т.д.
На основе селекции с использованием внутривидовых межпородных, а также межвидовых и даже межродовых скрещиваний с последующим отбором созданы высокопродуктивные, быстрорастущие, обладающие высокими вкусовыми качествами породы рыб. В качестве примера укажем на высокопродуктивного ропшинского карпа (от названия поселка Ропша под Санкт-Петербургом), обладающего высокой продуктивностью и зимостойкостью (выведен В.С. Кирпичниковым), и украинские породы карпа (А.И. Кузема и др.). Весьма перспективен межродовой гибрид стерляди и белуги – бестер, обладающий высокими темпами роста (гетерозис) и прекрасными вкусовыми качествами.
Используя методы отбора и гибридизации, человек коренным образом изменил природу используемых им растений и животных. Современная биология, в особенности генетика и цитология, существенно обогатили теорию и практику селекции, вооружили и будут вооружать ее новыми высокоэффективными методами управления формообразованием организмов и создания высокопродуктивных сортов растений и пород животных.
§ 3.14, повторить 3.13, подготовиться к сам. раб.