Přednáška o základech genetiky a selekce. Genetický základ selekce

Položka– biologie

Třída– 9 „A“ a „B“

Doba trvání- 40 minut

Učitel -Želovniková Oksana Viktorovna

Téma lekce: "Genetický základ výběru organismů"

Forma vzdělávacího procesu: skvělá lekce.

Typ lekce: lekce předávání nových poznatků.

Cílová: představit genetický základ výběru organismu.

Cíle lekce:

1. rozšířit znalosti o selekci organismů jako vědě;

2. představit stručnou historii výběru;

3. prohloubit znalosti o odrůdě, plemeni a kmeni organismů;

4. získávat znalosti o hlavních metodách výběru organismů;

5. odhalit zásadní roli genetických vzorců a zákonitostí pro chovatelskou praxi.

Vybavení: ICT prezentace „Základy výběru“ učebnice edited I.N. Ponomareva,

časopis "Biologie ve škole" č. 1-1998, tabulky "Metody šlechtění rostlin", "Metody šlechtění zvířat", atrapy kříženců ovocných plodin.

Během vyučování.

1. Aktualizace znalostí studentů:

Jakou roli sehrály společné vlastnosti všech organismů – dědičnost a variabilita – ve vývoji selekce?

Co je podstatou genetických zákonů a jaká je jejich role při selekci?

2.Učení nového materiálu

Učitelův příběh je doplněn prezentací

Snímek 1 Pěstované rostliny a domácí zvířata vznikly v pravěku. Domestikace rostlin a domestikace zvířat poskytovaly lidem jídlo i oblečení. První pokusy o domestikaci zvířat a pěstování rostlin se datují do 20. – 30. tisíciletí před naším letopočtem. Ve střední Asii, Zakavkazsku a jižním Rusku byla pšenice známá již v době kamenné. Na počátku 7. tisíciletí př. Kr. v hornatém Kurdistánu (Irák) pěstovali pšenici - divokou jednozrnku. V 10. tisíciletí př. Kr. začal pěstovat mnoho rostlin a domestikovat zvířata.

Domácí zvířata a kulturní rostliny pocházejí z divokých předků.

Na úsvitu svého vývoje si člověk ochočil zvířata, která potřeboval.

Otázka do třídy: Jaká zvířata si lidé ochočili?

bankevskaya slepice (kuře) argali (ovce) vlk (pes)

Člověk sbíral semena užitkových rostlin a zasel je poblíž svého domova, obdělával půdu a vybíral největší semena pro nové plodiny.

Dlouhodobá selekce rostlin a zvířat přispěla ke vzniku kulturních forem se zvláštními vlastnostmi potřebnými pro člověka.

Hlavní roli v evoluci kulturních rostlin a domácích zvířat však mají mutace, selekce a šlechtění.

Učitel: Jak rozumíte tomu, co je výběr?

Výběr (latinsky „selectio“ – výběr)

Děti přemýšlejí, odpovídají, pak učitel ukáže správnou odpověď. Snímek č. 2

Jedná se o vědu, která studuje biologické základy a metody vytváření a zlepšování plemen zvířat, odrůd rostlin a kmenů mikroorganismů.

Jedná se o odvětví zemědělské výroby zabývající se praktickým šlechtěním nových odrůd a hybridů kulturních rostlin, plemen zvířat a kmenů mikroorganismů s vlastnostmi nezbytnými pro člověka.

Učitel: Uveďte prosím cíle výběru. ( studenti odpovídají)

snímek číslo 3

1. zvýšení produktivity odrůd rostlin, produktivity plemen zvířat,

kmeny mikroorganismů.

2.tvorba odrůd a plemen odolných vůči chorobám a klimatickým podmínkám.

3. získávání odrůd, plemen a kmenů vhodných pro mechanizované nebo průmyslové pěstování a šlechtění.

V současné době je vzhledem k růstu světové populace vyžadována větší produkce zemědělských produktů. Rozhodující roli při řešení tohoto globálního problému pro celý svět má výběr rostlin, zvířat a mikroorganismů

3. Tělesná výchova minut.

1.cviky na páteř

2.cviky pro oči.

Snímek 4 PLEMENO, ODRŮDA, KMEN jsou uměle získané populace zvířat, rostlin, hub a bakterií s vlastnostmi nezbytnými pro člověka.

Snímek 5 TEORETICKÉ ZÁKLADY VÝBĚRU – genetika. genetika studuje dědičnost a variabilitu. Vlastnosti živých organismů jsou dány jejich GENOTYPEM a podléhají variabilitě, proto je vývoj selekce založen na zákonech genetiky.

Snímek 6 OBECNÉ METODY VÝBĚRU UMĚLÝ VÝBĚR. HYBRIDIZACE. MUTAGENEZE. POLYPLOIDIE.

Snímek 7 UMĚLÝ VÝBĚR je pro člověka výběr nejcennějších jedinců zvířat a rostlin daného druhu, plemene nebo odrůdy, aby z nich získal potomstvo s žádoucími vlastnostmi. Charles Darwin položil teoretické základy této metody a identifikoval dva směry: NEVĚDOMÝ a METODICKÝ (VĚDOMÝ)

Snímek 8 Umělý výběr pro jednotlivé vlastnosti, které jsou pro člověka zajímavé. Nevědomý výběr se prováděl od starověku: to nejlepší se vybírá a reprodukuje na základě vnějších charakteristik. Metodické umělé. Selekce je cílevědomé vytváření nových forem kulturních rostlin a živočichů pomocí selekčních metod a různých technologií.

Snímek 9 Hybridizace je proces vytváření hybridů ze dvou rodičovských organismů, které se liší genotypem a rozmnožují se pohlavně.

Snímek 10 HYBRIDIZACE Vnitrodruhová (v rámci stejného druhu mezi jedinci různých forem.) Mezidruhová nebo vzdálená (mezi jedinci různých druhů)

Snímek 11 HETERÓZA, fenomén převahy první generace hybridů v řadě vlastností nad oběma rodičovskými formami, se nazývá HYBRIDNÍ SÍLA nebo HETERÓZA. - vyšší produktivita v chovu hospodářských zvířat - vyšší výnos v rostlinné výrobě. - při křížení F 1 hybridů slábne a mizí efekt heterózy. -hybridy získané vzdálenou hybridizací jsou často neplodné (mezek-hybrid koně a osla.)

Snímek 12 MUTAGENEZE je proces vzniku dědičných změn (mutací) pod vlivem fyzikálních a chemických faktorů (mutagenů) MUTACE - přirozené (spontánní) - - umělé (indukované)

Snímek 13 MUTAGENEZE Některé mutace zlepšují vlastnosti organismu, ukazují se jako zajímavé a užitečné pro člověka a využívají se v chovu.

Snímek 14 POLYPLODY je dědičná změna, při které se mnohonásobně zvětšuje haploidní sada chromozomů Vzniká v důsledku porušení chromozomové divergence v mitóze nebo meióze pod vlivem faktorů prostředí. - ionizace - nízké teploty. -chemické substance.

Snímek 15 POLYPLODY Velká velikost Odolná vůči nepříznivým podmínkám. Byl zvýšen obsah mnoha pro člověka cenných látek. Používá se při šlechtění rostlin.

Samostatná práce s učebnicí(vyplnění tabulky)

Metody chovu

			Využití v chovu
			rostliny		zvířat

	Příbuzný (outbreeding)	vnitrodruhové, mezidruhové, křížení, vedoucí k heteróze, získat heterozygota populace s vysokým produktivita		Křížení vzdálených plemen, lišících se vlastnostmi, získat heterozygota populace a heteróza. Potomstvo může být neplodné
	Úzce souvisí (příbuzenské křížení)	Samoopylení křížové opylování rostliny podle umělý vytváření čistých linií		Křížení mezi blízcí příbuzní získat homozygota čisté linie s žádoucími vlastnostmi
Umělý konečný výběr	Hmotnost	Použitelné pro křížové opylování rostliny		Nelze použít
	individuální	Platí pro samosprašné rostliny vynikají čisté linie - potomek jednoho samosprašný jedinec		Je aplikován přísný výběr podle ekonomicky hodnotných vlastností, vytrvalost, exteriér
Výběr	Experimentální získávání polyploidů	Slouží k přijímání produktivnější a produktivnější formy polyploidů		Nelze použít
	Experimentální mutageneze	Slouží k získání podkladů pro výběr vyšší rostlin a mikroorganismů

5. Odraz Takže si to shrňme:

1.Co studuje výběr?

2. Co je odrůda, plemeno, kmen?

3. Naším dalším úkolem je zapamatovat si základní metody výběru.

Umělý výběr(v bezvědomí, při vědomí)

Hybridizace(vnitrodruhové, mezidruhové)

Mutageneze(mutace přirozené a umělé)

Polyploidie

6. Domácí práce: §27, termíny str. 109 otázky 1, 2, 3 ústně.

Z historie výběru.

Zvířata – divoká i domácí.

Rostliny – divoké i pěstované.

Domácí zvířata a kulturní rostliny se objevily již v pravěku.

Proč člověk pěstoval rostliny a domestikoval zvířata?

Šlechtění je věda, která studuje biologické základy a metody vytváření a vylepšování plemen zvířat, odrůd rostlin a kmenů mikroorganismů. Odvětví zemědělství zabývající se vývojem nových odrůd a hybridů rostlin, plemen zvířat a kmenů mikroorganismů.

Stažení:

Náhled:

Chcete-li používat náhledy prezentací, vytvořte si účet Google a přihlaste se k němu: https://accounts.google.com

Popisky snímků:

GENETICKÉ ZÁKLADY VÝBĚRU 1. Z historie výběru.2 Věda o výběru.3Obecné metody výběru.

Z historie výběru. Zvířata – divoká i domácí. Rostliny – divoké i pěstované. Domácí zvířata a kulturní rostliny se objevily již v pravěku. ? Proč člověk pěstoval rostliny a domestikoval zvířata?

Selekce - jako věda SELECTION je věda, která studuje biologické základy a metody vytváření a vylepšování plemen zvířat, odrůd rostlin a kmenů mikroorganismů. Odvětví zemědělství zabývající se vývojem nových odrůd a hybridů rostlin, plemen zvířat a kmenů mikroorganismů. PLEMENO, ODRŮDA, KMEN jsou uměle získané populace zvířat, rostlin, hub a bakterií s vlastnostmi nezbytnými pro člověka.

TEORETICKÉ ZÁKLADY VÝBĚRU – genetika. genetika studuje dědičnost a variabilitu. Vlastnosti živých organismů jsou dány jejich GENOTYPEM a podléhají variabilitě, proto je vývoj selekce založen na zákonech genetiky.

OBECNÉ METODY VÝBĚRU UMĚLÝ VÝBĚR. HYBRIDIZACE. MUTAGENEZE. POLYPLOIDIE.

UMĚLÝ VÝBĚR. - jedná se o výběr nejcennějších jedinců zvířat a rostlin daného druhu, plemene nebo odrůdy pro něj, aby z nich získal potomstvo s požadovanými vlastnostmi. Charles Darwin položil teoretické základy této metody a určil dva směry: NEVĚDOMÝ a METODICKÝ (VĚDOMÝ)

Umělý výběr pro jednotlivé vlastnosti, které jsou pro člověka zajímavé. Nevědomý výběr se prováděl od starověku: to nejlepší se vybírá a reprodukuje na základě vnějších charakteristik. Metodické umění. Selekce je cílevědomé vytváření nových forem kulturních rostlin a živočichů pomocí selekčních metod a různých technologií.

Hybridizace je proces vytváření hybridů ze dvou rodičovských organismů, které se liší genotypem a rozmnožují se pohlavně.

HYBRIDIZACE Vnitrodruhová (v rámci stejného druhu mezi jedinci různých forem.) Mezidruhová nebo vzdálená (mezi jedinci různých druhů)

HETERÓZA, fenomén převahy první generace hybridů v řadě vlastností nad oběma rodičovskými formami, se nazývá HYBRIDNÍ SÍLA nebo HETERÓZA. - vyšší produktivita v chovu hospodářských zvířat - vyšší výnos v rostlinné výrobě. - při křížení F 1 hybridů slábne a mizí efekt heterózy. - kříženci získaní vzdálenou hybridizací jsou často neplodní (Mule je kříženec koně a osla.)

MUTAGENEZE je proces vzniku dědičných změn (mutací) pod vlivem fyzikálních a chemických faktorů (mutageny) MUTACE - přirozené (spontánní) - - umělé (indukované) ???????????????? ???? Mutace????????????????????

MUTAGENEZE Některé mutace zlepšují vlastnosti organismu, ukazují se jako zajímavé a užitečné pro člověka a využívají se v chovu.

MUTAGENEZE

POLYPLODY je dědičná změna, při které se haploidní sada chromozomů mnohonásobně zvětší. -nastává v důsledku porušení chromozomové divergence. -v mitóze nebo meióze pod vlivem faktorů prostředí. - ionizace - - nízké teploty. -chemické substance.

POLYPLODY Velká velikost Odolná vůči nepříznivým podmínkám. Byl zvýšen obsah mnoha pro člověka cenných látek. Používá se při šlechtění rostlin.

Vlastnosti šlechtění rostlin

Šlechtění rostlin Experimentální (indukovaná) mutageneze - vystavení různému záření za vzniku mutací a použití chemických mutagenů.

Výběr rostlin. Outbreeding - křížení přímých forem (absence společných předků v dalších 4-6 generacích.) Inbreeding, inbreeding - inbreeding a nucené opylení (slouží k získání čistých linií.)

Výběr rostlin. rostliny - ???????? Pěstuje se více než 3000 druhů potravin. Léčivý. Vláknitý. Umírající. Technický. Éterické oleje. okrasné Předchůdci kulturních rostlin -?????????? Divoké rostliny.

Šlechtitelské CÍLE 1 Zvyšování výnosu odrůd a užitkovosti plemen. 2. Zlepšení kvality produktu. 3. Zvýšená odolnost vůči chorobám a škůdcům. 4. Ekologická plasticita odrůd a plemen. 5. Vhodnost pro mechanizované a průmyslové pěstování a šlechtění.

Šlechtění rostlin Pěstované rostliny získaly vlastnosti - Náhlá (spontánní) mutace. Náhodná hybridizace. Polyploidie. Lidská práce Selekce Účelová hybridizace - užitečné vlastnosti jsou fixovány a násobeny.

Metody šlechtění rostlin Kombinují se různé metody Hlavní význam: Mutace. Spontánní a umělá hybridizace mezi různými druhy. POLYPLODY (polyploidní rostliny)

N. I. Vavilov

P.P.LUKYANENKO Práce chovatelů.

V. S. PUSTOVOIT Vyšlechtil 34 odrůd slunečnice.

V posledních letech nabývá na důležitosti selekce řady hmyzu a mikroorganismů používaných za účelem biologické kontroly škůdců a patogenů kulturních rostlin.

Výběr musí zohledňovat i potřeby trhu se zemědělskými produkty a uspokojení konkrétních odvětví průmyslové výroby. Například k upečení kvalitního chleba s pružnou střídkou a křupavou kůrkou jsou potřeba silné (sklovité) odrůdy měkké pšenice s vysokým obsahem bílkovin a elastického lepku. K výrobě sušenek nejvyšší kvality jsou zapotřebí dobré moučné odrůdy měkké pšenice a těstoviny, rohy, nudle a nudle se vyrábějí z tvrdé pšenice.

Pozoruhodným příkladem výběru zohledňujícího potřeby trhu je kožešinový chov. Při chovu tak cenných zvířat, jako je norek, vydra, liška, jsou vybírána zvířata s genotypem, který odpovídá neustále se měnící módě z hlediska barvy a odstínů srsti.

Obecně by se vývoj selekce měl opírat o zákony genetiky jako vědy o dědičnosti a proměnlivosti, neboť vlastnosti živých organismů jsou určeny jejich genotypem a podléhají dědičné a modifikační variabilitě.

Teoretickým základem výběru je genetika. Právě genetika otevírá cestu k efektivnímu řízení dědičnosti a variability organismů. Výběr přitom vychází i z výdobytků jiných věd: systematika a geografie rostlin a živočichů, cytologie, embryologie, biologie individuálního vývoje, molekulární biologie, fyziologie a biochemie. Rychlý rozvoj těchto oblastí přírodních věd otevírá zcela nové perspektivy. Již dnes se genetika dostala na úroveň cíleného navrhování organismů s požadovanými vlastnostmi a vlastnostmi.

Genetika hraje rozhodující roli při řešení téměř všech chovatelských problémů. Pomáhá racionálně, na základě zákonů dědičnosti a variability, naplánovat proces výběru s přihlédnutím k dědičným charakteristikám každého konkrétního znaku. Úspěchy genetiky, zákon homologní řady dědičné variability, využití testů pro včasnou diagnostiku šlechtitelského potenciálu výchozího materiálu, vývoj různých metod experimentální mutageneze a vzdálené hybridizace v kombinaci s polyploidizací, hledání metod pro řízení rekombinačních procesů a efektivní selekce nejcennějších genotypů s požadovaným souborem znaků a vlastností možnost rozšířit zdroje výchozího materiálu pro šlechtění. Široké využití biotechnologií, metod buněčných a tkáňových kultur v posledních letech navíc umožnilo výrazně urychlit proces výběru a postavit jej na kvalitativně nový základ. Tento zdaleka ne úplný výčet přínosu genetiky k selekci dává představu, že moderní selekce je nemyslitelná bez využití genetických výdobytků.

Úspěch šlechtitelské práce do značné míry závisí na správném výběru výchozího materiálu (druhy, odrůdy, plemena) pro selekci, na studiu jeho původu a evoluce a na využití organismů s cennými rysy a vlastnostmi v procesu šlechtění. Hledání požadovaných forem se provádí s ohledem na celý globální genofond v určité sekvenci. Nejprve se používají lokální formy s požadovanými charakteristikami a vlastnostmi, dále se používají metody introdukce a aklimatizace, tedy formy rostoucí v jiných zemích nebo v jiných klimatických pásmech, a nakonec metody experimentální mutageneze a genetického inženýrství. .

Za účelem studia rozmanitosti a geografického rozšíření kulturních rostlin N.I. Vavilov od roku 1924 do konce 30. zorganizoval 180 expedic do nejnepřístupnějších a často nebezpečných oblastí zeměkoule. V důsledku těchto expedic N.I. Vavilov studoval světové rostlinné zdroje a zjistil, že největší rozmanitost forem tohoto druhu je soustředěna v těch oblastech, kde tento druh pochází. Kromě toho byla shromážděna unikátní, největší sbírka pěstovaných rostlin na světě (do roku 1940 sbírka zahrnovala 300 tisíc exemplářů), které jsou ročně množeny ve sbírkách Všeruského ústavu pěstování rostlin pojmenovaného po N. I. Vavilovovi (VIR) a jsou široce používány šlechtiteli jako výchozí materiál pro vytváření nových odrůd obilí, ovoce, zeleniny, průmyslových, léčivých a jiných plodin.

Na základě studia nasbíraného materiálu identifikoval Vavilov 7 center původu pěstovaných rostlin (Příloha 1). Centra původu nejvýznamnějších kulturních rostlin jsou spojena s dávnými centry civilizace a místem prvotního pěstování a výběru rostlin. Podobná ohniska domestikace (centra původu) byla identifikována také u domácích zvířat.

1. Struktura moderního výběru

2. Teorie výběrového procesu

3. Umělý výběr

4. Historie selekce v Rusku

5. Soukromý výběr rostlin, živočichů a mikroorganismů

1. Struktura moderního výběru

Výběr (z latiny selectio, seligere - výběr) je věda o metodách vytváření vysoce produktivních odrůd rostlin, plemen zvířat a kmenů mikroorganismů.

Moderní výběr je rozsáhlá oblast lidské činnosti, která je fúzí různých odvětví vědy, zemědělské výroby a jejího komplexního zpracování.

Při selekci dochází ke stabilním dědičným přeměnám různých skupin organismů. Podle obrazného vyjádření N.I. Vavilova, "...výběr představuje evoluci vedenou vůlí člověka." Je známo, že úspěchy selekce byly široce používány Charlesem Darwinem při zdůvodňování základních principů evoluční teorie.

Moderní selekce je založena na výdobytcích genetiky a je základem efektivního, vysoce produktivního zemědělství a biotechnologie.

Problémy moderního chovu

Vytváření nových a vylepšování starých odrůd, plemen a kmenů s ekonomicky užitečnými znaky.

Vytváření technologicky vyspělých, vysoce produktivních biologických systémů, které maximálně využívají suroviny a energetické zdroje planety.

Zvyšování produktivity plemen, odrůd a kmenů na jednotku plochy za jednotku času.

Zlepšení spotřebitelských kvalit produktů.

Snížení podílu vedlejších produktů a jejich komplexní zpracování.

Snížení podílu ztrát způsobených škůdci a chorobami.

Struktura moderního výběru

Doktrínou moderní selekce byl náš vynikající krajan - agronom, botanik, geograf, cestovatel, mezinárodně uznávaná autorita v oblasti genetiky, selekce, pěstování rostlin, imunity rostlin, významný organizátor zemědělské a biologické vědy u nás - Nikolaj Ivanovič Vavilov (1887–1943). Mnoho ekonomicky užitečných vlastností je genotypově komplexních, determinovaných kombinovaným působením mnoha genů a genových komplexů. Je nutné identifikovat tyto geny a stanovit povahu interakce mezi nimi, jinak může být selekce provedena naslepo. Proto N.I. Vavilov tvrdil, že genetika je teoretickým základem výběru.

N.I. Vavilov identifikoval následující sekce výběru:

1) nauka o počátečních odrůdových, druhových a generických potenciálech;

2) nauka o dědičné variabilitě (vzorce ve variabilitě, nauka o mutacích);

3) nauka o úloze prostředí při zjišťování odrůdových vlastností (vliv jednotlivých faktorů prostředí, nauka o fázích vývoje rostlin ve vztahu ke šlechtění);

4) teorie hybridizace v rámci blízkých forem i vzdálených druhů;

5) teorie selekčního procesu (samoopylovači, cizosprašní, vegetativně a apogamně se rozmnožující rostliny);

6) studium hlavních směrů šlechtitelské práce, jako je selekce na imunitu, fyziologické vlastnosti (odolnost proti chladu, suchu, fotoperiodismus), selekce na technické vlastnosti, chemické složení;

7) soukromý výběr rostlin, zvířat a mikroorganismů.

Učení N.I. Vavilov o střediscích původu pěstovaných rostlin

Doktrína výchozího materiálu je základem moderního výběru. Zdrojový materiál slouží jako zdroj dědičné variability – základ pro umělý výběr. N.I. Vavilov zjistil, že na Zemi existují oblasti s obzvláště vysokou úrovní genetické diverzity kulturních rostlin, a identifikoval hlavní centra původu kulturních rostlin (N.I. Vavilov původně identifikoval 8 center, ale poté jejich počet snížil na 7). Pro každé středisko byly identifikovány nejdůležitější zemědělské plodiny, které jsou pro něj charakteristické.

1. Tropické centrum – zahrnuje území tropické Indie, Indočíny, jižní Číny a ostrovů jihovýchodní Asie. Nejméně jedna čtvrtina světové populace stále žije v tropické Asii. V minulosti byla relativní populace této oblasti ještě větší. Přibližně jedna třetina v současnosti pěstovaných rostlin pochází z tohoto centra. Je domovem rostlin, jako je rýže, cukrová třtina, čaj, citron, pomeranč, banán, lilek, a také velké množství plodin tropického ovoce a zeleniny.

2. Východoasijské centrum - zahrnuje mírné a subtropické části střední a východní Číny, Koreu, Japonsko a většinu ostrova. Tchaj-wan. Na tomto území také žije asi čtvrtina světové populace. Asi 20 % světové kultivované flóry pochází z východní Asie. Toto je rodiště rostlin, jako jsou sója, proso, tomel a mnoho dalších zeleninových a ovocných plodin.

3. Centrum jihozápadní Asie – zahrnuje území vnitrozemské hornaté Malé Asie (Anatolie), Íránu, Afghánistánu, Střední Asie a severozápadní Indie. Sousedí zde také Kavkaz, jehož kulturní flóra, jak ukázaly studie, je geneticky příbuzná západní Asii. Vlast měkké pšenice, žita, ovsa, ječmene, hrášku, melounu.

Toto centrum lze rozdělit na následující ohniska:

a) Kavkazská s mnoha původními druhy pšenice, žita a ovoce. U pšenice a žita, jak ukázaly srovnávací studie, jde o nejdůležitější globální centrum jejich druhového původu;

b) Západní Asie , včetně Malé Asie, vnitřní Sýrie a Palestiny, Transjordánska, Íránu, severního Afghánistánu a Střední Asie spolu s čínským Turkestánem;

c) Severozápadní Indián , která zahrnuje kromě Paňdžábu a přilehlých provincií Severní Indie a Kašmír také Balúčistán a jižní Afghánistán.

Z tohoto území pochází asi 15 % veškeré světové kulturní flóry. Divocí příbuzní pšenice, žita a různého evropského ovoce se zde koncentrují ve výjimečné druhové rozmanitosti. Doposud je možné u mnoha druhů vysledovat souvislou řadu od kultivovaných k divokým formám, to znamená vytvořit dochovaná spojení mezi divokými a kultivovanými formami.

4. Středomořské centrum – zahrnuje země ležící podél pobřeží Středozemního moře. Tento pozoruhodný geografický střed, charakterizovaný v minulosti největšími starověkými civilizacemi, dal vzniknout přibližně 10 % pěstovaných druhů rostlin. Patří mezi ně tvrdá pšenice, zelí, řepa, mrkev, len, hrozny, olivy a mnoho dalších zeleninových a krmných plodin.

5. Habešský střed . Celkový počet druhů kulturních rostlin spojených původem s Habešem nepřesahuje 4 % světové kulturní flóry. Habeš se vyznačuje řadou endemických druhů a dokonce i rodů kulturních rostlin. Patří mezi ně kávovník, vodní meloun, teff cereálie (Eragrostis abyssinica), zvláštní olejnatá rostlina nug (Guizolia ahyssinica) a zvláštní druh banánů.

V rámci Nového světa byla zavedena nápadně přísná lokalizace dvou center speciace nejdůležitějších kulturních rostlin.

6. Středoamerické centrum, pokrývající velkou oblast Severní Ameriky, včetně jižního Mexika. V tomto centru lze rozlišit tři ohniska:

a) Mountain South Mexican,

b) Střední Amerika,

c) Západní indický ostrov.

Asi 8 % různých pěstovaných rostlin pochází ze středoamerického centra, jako je kukuřice, slunečnice, americká dlouhosrstá bavlna, kakao (čokoládový strom), řada fazolí, tykvovité a mnoho druhů ovoce (guayave, anona a avokádo). .

7. Andské centrum, v Jižní Americe, omezený na Andský hřeben. Toto je rodiště brambor a rajčat. Odtud pochází mochna a keř koky.

Jak je patrné z výčtu geografických center, prvotní uvedení převážného množství pěstovaných rostlin do kultury je spojeno nejen s floristickými oblastmi vyznačujícími se bohatou květenou, ale také se starověkými civilizacemi. Z volně žijících rostlin mimo vyjmenovaná hlavní geografická centra bylo v minulosti do pěstování zavedeno jen poměrně málo rostlin. Uvedených sedm zeměpisných středů odpovídá nejstarším zemědělským kulturám. Jihoasijské tropické centrum je spojeno s vysokou starověkou indickou a indočínskou kulturou. Nejnovější vykopávky ukázaly velký starověk této kultury, synchronní s tou blízkoasijskou. Východoasijské centrum je spojeno se starověkou čínskou kulturou a centrum jihozápadní Asie je spojeno se starověkou kulturou Íránu, Malé Asie, Sýrie, Palestiny a Asyro-Babylonie. Středomoří bylo domovem etruských, helénských a egyptských kultur po mnoho tisíciletí před naším letopočtem. Svérázná habešská kultura má hluboké kořeny, pravděpodobně se časově shoduje se staroegyptskou kulturou. V rámci Nového světa je středoamerické centrum spojeno s velkou mayskou kulturou, která před Kolumbem dosáhla obrovských úspěchů ve vědě a umění. Andské centrum v Jižní Americe je ve vývoji kombinováno s pozoruhodnými předinckými a inckými civilizacemi.

N.I. Vavilov identifikoval skupinu sekundárních plodin, které vznikly z plevelů: žito, oves atd. N.I. Vavilov zjistil, že „důležitým bodem při hodnocení materiálu pro výběr je přítomnost různých dědičných forem“. N.I. Vavilov rozlišil následující skupiny výchozích odrůd: místní odrůdy, zahraniční a zahraniční odrůdy. Při rozvíjení teorie zavádění (zavádění) cizích odrůd a cizích odrůd „je nutné odlišit primární centra tvorby od sekundárních“. Například ve Španělsku bylo nalezeno „mimořádně velké množství odrůd a druhů pšenice“, ale to se vysvětluje tím, že „tady přitahuje mnoho druhů z různých ohnisek“. N.I. Vavilov přikládal velký význam novým hybridním formám. Diverzita genů a genotypů ve zdrojovém materiálu N.I. Vavilov nazval genetický potenciál výchozího materiálu.

Vývoj učení N.I. Vavilov o střediscích původu pěstovaných rostlin.

Bohužel, mnoho nápadů N.I Vavilov nebyli svými současníky dostatečně oceněni. Teprve ve druhé polovině 20. století vznikla na Filipínách, v Mexiku, Kolumbii a dalších cizích zemích velká centra pro uchování genofondu kulturních rostlin a jejich divokých příbuzných.

V druhé polovině 20. stol. objevily se nové údaje o rozšíření pěstovaných rostlin. S přihlédnutím k těmto údajům akademik P.M. Žukovskij rozvinul učení N.I. Vavilov o střediscích původu pěstovaných rostlin. Vytvořil teorii megacenter (genetických center nebo genových center), spojujících primární a sekundární centra původu kulturních rostlin a také některých jejich divokých příbuzných. Ve své knize „Světový genofond rostlin pro šlechtění“ (1970) P.M. Žukovskij identifikoval 12 megacenter: čínsko-japonské, indonésko-indočínské, australské, hindustanské, středoasijské, západoasijské, středomořské, africké, eurosibiřské, středoamerické, jihoamerické, severoamerické. Uvedená megacentra zabírají rozsáhlé geografické oblasti (např. celé území subsaharské Afriky je klasifikováno jako Africké centrum). Zároveň P.M. Zhukovsky identifikoval 102 mikrogenových center, ve kterých byly nalezeny jednotlivé rostlinné formy. Například rodištěm hrachu, oblíbené okrasné rostliny, je Fr. Sicílie; Z některých oblastí Gruzie pocházejí unikátní formy pšenice, zejména pšenice Zanduri, což je supraspecifický komplex odolný vůči mnoha houbovým chorobám (navíc byly mezi těmito pšenicemi nalezeny formy s cytoplazmatickou samčí sterilitou).

Zákon homologické řady

Systematizace doktríny výchozího materiálu, N.I. Vavilov formuloval zákon homologických řad (1920):

1. Druhy a rody, které jsou si geneticky blízké, se vyznačují podobnými řadami dědičné variability s takovou pravidelností, že při znalosti řady forem v rámci jednoho druhu lze předpovědět přítomnost paralelních forem u jiných druhů a rodů. Čím blíže jsou rody a druhy geneticky umístěny v obecném systému, tím je podobnost v řadě jejich variability úplnější.

2. Celé čeledi rostlin se obecně vyznačují určitým cyklem variability procházející všemi rody a druhy tvořícími čeleď.

Podle tohoto zákona mají geneticky blízké druhy a rody blízké geny, které dávají podobné série více alel a variant znaku.

Teoretický a praktický význam zákona homologických řad:

N.I. Vavilov jasně rozlišoval mezi vnitrodruhovou a mezidruhovou variabilitou. Zároveň byl druh považován za integrální, historicky vyvinutý systém.

N.I. Vavilov ukázal, že vnitrodruhová variabilita není neomezená a řídí se určitými vzory.

Zákon homologní řady poskytuje chovatelům vodítko, které jim umožňuje předvídat možné varianty znaků.

N.I.Vavilov jako první provedl cílené hledání vzácných nebo mutantních alel v přirozených populacích a populacích kulturních rostlin. V současné době pokračuje hledání mutantních alel, které zvyšuje produktivitu kmenů, odrůd a plemen.

Identifikace úrovně biologické rozmanitosti a její ochrana

Chcete-li najít centra rozmanitosti a bohatství rostlinných forem, N.I. Vavilov četné výpravy, které pro 1922...1933. navštívil 60 zemí světa a také 140 regionů naší země.

Je důležité zdůraznit, že pátrání po kulturních rostlinách a jejich divokých příbuzných nebylo prováděno naslepo, jako ve většině zemí včetně Spojených států, ale bylo založeno na harmonické, striktní teorii center původu pěstovaných rostlin, vyvinuté od N.I. Vavilov. Jestliže před ním botanici-geografové hledali „obecnou“ vlast pšenice, pak Vavilov hledal centra původu jednotlivých druhů a skupin druhů pšenice v různých oblastech světa. V tomto případě bylo důležité zejména identifikovat oblasti přirozeného rozšíření (oblasti) odrůd daného druhu a určit centrum největší diverzity jeho forem (botanicko-geografická metoda). Pro stanovení geografického rozšíření odrůd a ras kulturních rostlin a jejich divokých příbuzných, N.I. Vavilov studoval centra starověké zemědělské kultury, jejíž počátek viděl v horských oblastech Etiopie, západní a střední Asie, Číny, Indie, v Andách Jižní Ameriky, a ne v širokých údolích velkých řek - Nilu , Ganga, Tigris a Eufrat, jak vědci dříve tvrdili .

Výsledkem expedic byl shromážděn cenný fond světových rostlinných zdrojů čítající přes 250 000 vzorků. Podobná sbírka vznikla v USA, ale byla výrazně horší než sbírka Vavilova jak počtem exemplářů, tak druhovým složením.

Odběrové vzorky odebrané pod vedením N.I. Vavilova, byly uloženy v Leningradu v All-Union Institute of Plant Growing (VIR), vytvořeném N.I. Vavilov v roce 1930 na základě Všesvazového ústavu aplikované botaniky a nových plodin (dříve Katedra aplikované botaniky a selekce a ještě dříve Úřad pro aplikovanou botaniku). Během Velké vlastenecké války, během obléhání Leningradu, měli zaměstnanci VIR nepřetržitě službu sbírat semena obilí. Mnoho zaměstnanců VIR zemřelo hlady, ale neocenitelné druhové a odrůdové bohatství, ze kterého šlechtitelé po celém světě dodnes čerpají materiál k tvorbě nových odrůd a hybridů, zůstalo zachováno.

Ve druhé polovině 20. století byly organizovány nové expedice za účelem sběru vzorků pro doplnění sbírky VIR; V současné době tato sbírka zahrnuje až 300 tisíc rostlinných exemplářů patřících k 1 740 druhům.

K uchování výchozího materiálu v živé podobě se používají různé výsadby: sbírkové školky, sběrné množírny, množírny a produkční plantáže. Pro uchování sbírkových vzorků se používá široká škála metod: skladování semen s periodickým přesetím, skladování zmrazených vzorků (řízky, pupeny), udržování tkáňových buněčných kultur. V roce 1976 bylo v Kubáni vybudováno Národní úložiště semen pro genofond VIR s kapacitou 400 tisíc vzorků. V tomto skladu jsou semena skladována při přesně definované teplotě, která jim umožňuje udržet klíčivost a zabránit hromadění mutací vč. při teplotě kapalného dusíku (–196 °C).

Systematické studium světových rostlinných zdrojů nejvýznamnějších kulturních rostlin radikálně změnilo chápání odrůdové a druhové skladby i tak dobře prozkoumaných plodin, jako je pšenice, žito, kukuřice, bavlna, hrách, len a brambory. Mezi druhy a mnoha odrůdami těchto kulturních rostlin přivezených z expedic se téměř polovina ukázala jako nová, věda dosud neznámá. Shromážděná bohatá sbírka je pečlivě studována pomocí nejmodernějších metod selekce, genetiky, biotechnologie a také pomocí geografických plodin.

Klesající genetická diverzita na úrovni populace je znakem naší doby

Mnoho moderních odrůd rostlin (luštěniny, kávovníky atd.) pochází od několika zakládajících jedinců. Stovky plemen domácích zvířat jsou na pokraji vyhynutí. Například rozvoj průmyslového chovu drůbeže vedl k prudkému snížení plemenné skladby kuřat na celém světě: pouze 4...6 ze známých 600 plemen a odrůd je nejrozšířenějších. Stejná situace je typická i pro ostatní zemědělské druhy. Významnou roli v procesu snižování úrovně diverzity hraje iracionální hospodaření, které ignoruje evolučně zavedené systémové uspořádání přírodních i zemědělských populací, jejich přirozené dělení na geneticky odlišné subpopulace. Nápady N.I. Vavilovovy myšlenky o potřebě identifikovat a zachovat rozmanitost byly vyvinuty v dílech A.S. Serebrovský, S.S. Chetverikov a další domácí vědci. Šlechtitelské metody zaměřené na zachování biologické rozmanitosti budou diskutovány níže.

V současné době je výchozí materiál pro výběr uznáván jako:

Odrůdy a plemena v současnosti pěstované a šlechtěné.

Odrůdy a plemena, které vyšly z produkce, ale mají v určitých parametrech velkou genetickou a plemennou hodnotu.

Místní odrůdy a původní plemena.

Volně žijící příbuzní kulturních rostlin a domácích zvířat: druhy, poddruhy, ekotypy, odrůdy, formy.

Divoké druhy rostlin a zvířat, které jsou perspektivní pro zavedení do kultury a domestikace. Je známo, že v současnosti se pěstuje pouze 150 druhů zemědělských rostlin a 20 druhů domácích zvířat. Obrovský druhový potenciál volně žijících druhů tak zůstává nevyužit.

Experimentálně vytvořené genetické linie, uměle získaní hybridi a mutanti.

V dnešní době je obecně přijímáno, že jako výchozí materiál by měl být použit jak místní, tak zahraniční zdrojový materiál. Zdrojový materiál by měl být dostatečně rozmanitý: čím větší je jeho rozmanitost, tím větší je možnost výběru. Zdrojový materiál by se přitom měl co nejvíce blížit ideálnímu obrazu (modelu) výsledku výběru – odrůda, plemeno, kmen (viz níže). V současné době pokračuje hledání mutantních alel pro zvýšení produktivity odrůd, plemen a kmenů.

Indukovaná mutageneze.

Experimentální produkce mutací v rostlinách a mikroorganismech a jejich využití ve šlechtění

Efektivními způsoby, jak získat výchozí materiál, jsou metody indukovaná mutageneze – umělá produkce mutací. Indukovaná mutageneze umožňuje získat nové alely, které nelze v přírodě detekovat. Tímto způsobem byly získány např. vysoce produktivní kmeny mikroorganismů (producenti antibiotik), zakrslé odrůdy rostlin se zvýšenou ranou zralostí atd. Experimentálně získané mutace v rostlinách a mikroorganismech se používají jako materiál pro umělou selekci. Tímto způsobem byly získány vysoce produktivní kmeny mikroorganismů (producenti antibiotik), zakrslé odrůdy rostlin se zvýšenou ranou zralostí atd.

K získání indukovaných mutací v rostlinách se používají fyzikální mutageny (gama záření, rentgenové a ultrafialové záření) a speciálně vytvořené chemické supermutageny (například N-methyl-N-nitrosomočovina).

Dávka mutagenů se volí tak, aby nehynulo více než 30...50 % ošetřovaných předmětů. Například při použití ionizujícího záření se taková kritická dávka pohybuje od 1...3 do 10...15 a dokonce 50...100 kiloroentgenů. Při použití chemických mutagenů se používají jejich vodné roztoky o koncentraci 0,01...0,2 %; doba zpracování – od 6 do 24 hodin nebo více.

Zpracovává se pyl, semena, sazenice, poupata, řízky, cibule, hlízy a další části rostlin. Rostliny vyrostlé z ošetřených semen (pupeny, řízky atd.) jsou označeny symbolem M1 (první mutantní generace). U M1 je selekce obtížná, protože většina mutací je recesivní a neprojevuje se ve fenotypu. Kromě toho se spolu s mutacemi často nacházejí nedědičné změny: fenokopie, teráty, morfózy.

Proto izolace mutací začíná u M2 (druhá mutovaná generace), kdy se objeví alespoň některá z recesivních mutací a pravděpodobnost přetrvávání nedědičných změn klesá. Typicky selekce pokračuje po 2...3 generace, i když v některých případech je k odstranění nedědičných změn zapotřebí až 5...7 generací (takové nedědičné změny, které přetrvávají po několik generací, se nazývají dlouhodobé modifikace) .

Vzniklé mutantní formy buď přímo dávají vzniknout nové odrůdě (například zakrslá rajčata se žlutými či oranžovými plody), nebo se využívají v další šlechtitelské práci.

Využití indukovaných mutací ve šlechtění je však stále omezené, protože mutace vedou ke zničení historicky zavedených genetických komplexů. U zvířat vedou mutace téměř vždy ke snížení životaschopnosti a/nebo neplodnosti. K několika výjimkám patří bourec morušový, u kterého probíhala intenzivní šlechtitelská práce pomocí auto- a allopolyploidů (B.L. Astaurov, V.A. Strunnikov).

Somatické mutace. V důsledku indukované mutageneze se často získávají částečně mutantní rostliny (chimérické organismy). V tomto případě hovoříme o somatických (ledvinových) mutacích. Mnoho odrůd ovocných rostlin, hroznů a brambor jsou somatické mutanty. Tyto odrůdy si zachovávají své vlastnosti, pokud jsou rozmnožovány vegetativně, např. roubováním pupenů (řízků) ošetřených mutageny do koruny nemutovaných rostlin; Tímto způsobem se množí například bezsemenné pomeranče.

Polyploidie. Jak je známo, termín „polyploidie“ se používá k označení široké škály jevů spojených se změnami v počtu chromozomů v buňkách.

Autopolyploidie představuje vícenásobné opakování stejné sady chromozomů (genomu) v buňce. Autopolyploidie je často doprovázena zvětšením velikosti buněk, pylových zrn a celkové velikosti organismů. Například triploidní osika dosahuje gigantických rozměrů, je odolná a její dřevo je odolné vůči hnilobě. Mezi kulturními rostlinami jsou rozšířeny jak triploidy (banány, čaj, cukrová řepa), tak tetraploidy (žito, jetel, pohanka, kukuřice, vinná réva, ale i jahody, jabloně, vodní melouny). Některé polyploidní odrůdy (jahody, jablka, vodní melouny) jsou zastoupeny jak triploidy, tak tetraploidy. Autopolyploidy se vyznačují zvýšeným obsahem cukru a zvýšeným obsahem vitamínů. Pozitivní účinky polyploidie jsou spojeny se zvýšením počtu kopií stejného genu v buňkách, a tedy se zvýšením dávky (koncentrace) enzymů. Autopolyploidi jsou zpravidla méně úrodní ve srovnání s diploidy, ale pokles úrodnosti je většinou více než kompenzován zvětšením velikosti plodů (jabloň, hruška, vinná réva) nebo zvýšeným obsahem některých látek (cukry, vitamíny ). Současně v některých případech vede polyploidie k inhibici fyziologických procesů, zejména při velmi vysokých hladinách ploidie. Například pšenice s 84 chromozomy je méně produktivní než pšenice se 42 chromozomy.

Allopolyploidie – Jedná se o kombinaci různých sad chromozomů (genomů) v buňce. Allopolyploidy se často získávají vzdálenou hybridizací, tedy křížením organismů patřících k různým druhům. Takoví hybridi jsou většinou sterilní (říká se jim obrazně „rostlinní mezci“), avšak zdvojnásobením počtu chromozomů v buňkách lze obnovit jejich plodnost (plodnost). Tímto způsobem byly získány hybridy pšenice a žita (triticale), třešňové švestky a trnky, moruše a mandarinky bource morušového.

Polyploidie ve šlechtění se používá k dosažení následujících cílů:

Získání vysoce produktivních forem, které lze přímo zavést do výroby nebo použít jako materiál pro další selekci;

Obnovení plodnosti u mezidruhových hybridů;

Přenos haploidních forem na diploidní úroveň.

V experimentálních podmínkách může vznik polyploidních buněk způsobit vystavení extrémním teplotám: nízké (0...+8 °C) nebo vysoké (+38...+45 °C), jakož i ošetření organismů popř. jejich části (květy, semena nebo sazenice rostlin, vajíčka nebo zárodky zvířat) mitotické jedy. Mezi mitotické jedy patří: kolchicin (alkaloid podzimního krokusu - slavné okrasné rostliny), chloroform, chloralhydrát, vinblastin, acenaften atd.

Téma: Základy selekce rostlin, živočichů a mikroorganismů.

Téma lekce č. 1. Genetický základ selekce organismů.

Cíle lekce: 1. rozšířit znalosti o selekci organismů jako vědě;

2. představit stručnou historii výběru;

3. prohloubit znalosti o odrůdě, plemeni a kmeni organismů;

4. získávat znalosti o hlavních metodách výběru organismů;

5. odhalit zásadní roli genetických vzorců a zákonitostí pro chovatelskou praxi.

Vzdělávací prostředky : tabulka „Metody selekce“, „Plemena zvířat“, prezentace „Základy selekce“, ve filmu „“.

Během vyučování.

já Aktualizace znalostí studentů:

1. Jakou roli hrály společné vlastnosti všech organismů - dědičnost a variabilita - ve vývoji selekce rostlin, živočichů a kmenů mikroorganismů?

2. Co je podstatou genetických zákonitostí a jaká je jejich role při selekci?

II. Fáze početí.

1. Pěstované rostliny a domácí zvířata vznikly v pravěku. Domestikace rostlin a domestikace zvířat poskytovaly lidem jídlo i oblečení. První pokusy o domestikaci zvířat a pěstování rostlin se datují do 20. – 30. tisíciletí před naším letopočtem. Ve střední Asii, Zakavkazsku a jižním Rusku byla pšenice známá již v době kamenné. Na počátku 7. tisíciletí př. Kr. v hornatém Kurdistánu (Irák) pěstovali pšenici - divokou jednozrnku. V 10. tisíciletí př. Kr. začal pěstovat mnoho rostlin a domestikovat zvířata.

Domácí zvířata a kulturní rostliny pocházejí z divokých předků.

Na úsvitu svého vývoje si člověk ochočil zvířata, která potřeboval.

bankevskaya kuřecí kuře

Arkharovci

vlčák

Sbíral semena užitkových rostlin a vyséval je poblíž svého domova, obdělával půdu a vybíral největší semena pro nové plodiny.

Dlouhodobá selekce rostlin a zvířat přispěla ke vzniku kulturních forem se zvláštními vlastnostmi potřebnými pro člověka.

Hlavní roli v evoluci kulturních rostlin a domácích zvířat však mají mutace, selekce a šlechtění - cílené šlechtění nových odrůd rostlin a plemen zvířat s vlastnostmi specifikovanými člověkem.

Výběr je věda, která studuje biologické základy a metody vytváření a zlepšování plemen zvířat, odrůd rostlin a kmenů mikroorganismů.

Odrůda, plemeno, kmen– jedná se o uměle získané populace (rostliny, zvířata, houby, bakterie) s vlastnostmi nezbytnými pro člověka.

Vlastnosti živých organismů jsou dány jejich genotypem a systematicky podléhají dědičné a modifikační variabilitě, proto se vývoj selekce opírá o zákony genetiky jako vědy o dědičnosti a proměnlivosti.

Metody chovu

		Využití v chovu
		rostliny	zvířat

Hybridizace	Nesouvisející (outbreeding)	vnitrodruhové, mezidruhové, mezirodové křížení, vedoucí k heteróze, k získání heterozygotních populací s vysokou produktivitou	Křížením vzdálených plemen, která se liší ve vlastnostech, vznikají heterozygotní populace a heteróza. Potomstvo může být neplodné
Hybridizace	Úzce souvisí (příbuzenské křížení)	Samosprašování u cizosprašných rostlin umělým vytvářením čistých linií	Křížení mezi blízkými příbuznými k produkci homozygotních čistých linií s žádoucími vlastnostmi
Umělý výběr	Hmotnost	Vhodné pro cizosprašné rostliny	Nelze použít
Umělý výběr	individuální	Používá se u samosprašných rostlin, izolují se čisté linie - potomstvo jednoho samosprašného jedince	Přísný výběr je aplikován na ekonomicky cenné vlastnosti, vytrvalost a exteriér
Výběr	Experimentální produkce polyploidů	Používá se k získání produktivnějších a produktivnějších forem polyploidů	Nelze použít
Výběr	Experimentální mutageneze	Slouží k získání výchozího materiálu pro selekci vyšších rostlin a mikroorganismů