Метод получения новых сортов растений путем воздействия на организм
Обновлено: 05.10.2024
А) Вавилов Б) Мичурин В) Карпеченко.
2. Центры многообразия и происхождения культурных растений установил:
А) Вавилов Б) Мичурин В) Астауров Г) Мендель.
3. Разработать способы преодоления бесплодия межвидовых гибридов впервые удалось:
А) Тимирязьеву Б) Иванову В) Карпеленко Г) Мичурину.
4. Н.И. Вавилов сформулировал:
А) учение о движущих силах эволюции Б) закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
В) биогенетический закон Г) гипотезу чистоты гамет.
5. Главной задачей селекции является:
А) изучение строения и жизнедеятельности культурных растений и домашних животных
Б) изучение взаимосвязи организмов и среды их обитания.
В) выведение новых сортов растений и пород животных.
6. Гетерозисом называют:
А) увеличение продуктивности гибрида Б) усиление плодовитости гибрида
В) получение новой породы или сорта.
Эффект гетерозиса обусловлен:
А) высокой гетерозиготностью Б) накоплением рецессивных мутаций
В) низкой гетерозиготностью Г) накоплением доминантных мутаций.
7. Однородную группу растений с хозяйственно ценными признаками, созданную человеком, называют:
А) клоном Б) породой В) сортом Г) видом.
8. Метод ментора в селекции растений применяют с целью:
А) акклиматизации Б) усиления доминантности признака В) закаливания.
9. В селекции животных практически не используется:
А) не родственное скрещивание Б) родственное скрещивание В) массовый отбор
10. В основе селекции растений и животных лежит:
А) изменение условий внешней среды Б) наследственная изменчивость и искусственный отбор
В) способность давать плодовитое потомство.
11. Метод, широко используемый в селекции растений и микроорганизмов и позволяющий искусственно получать мутации:
А) генная инженерия Б) биотехнология В) мутагенез.
12. Метод получения новых сортов растений путем воздействия на организм ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, называют:
А) гетерозисом Б) полиплодией В) мутагенезом Г) гибридизацией.
13. В селекции животных, в отличие от селекции растений, не используется:
А) искусственный отбор Б) массовый отбор В) метод полиплодии Г) индивидуальный отбор.
14. В селекции для получения новых штаммов микроорганизмов используется метод:
А) экспериментального мутагенеза Б) получения гетерозиса
В) получения полиплоидов Г) отдаленной гибридизации
15. Метод, сущность которого состоит в кратном увеличении числа хромосом в делящейся клетке, называют методом:
А) гетерозиса Б) мутагенеза В) отдаленной гибридизации Г) полиплодии.
16. Массовый отбор, в отличие от индивидуального отбора:
А) проводится человеком Б) проводится по фенотипу
В) более длительный Г) проводится по генотипу.
17. Центр происхождения картофеля:
А) Южноамериканский Б) Южно – азиатский тропический В) Средиземноморский.
18. Большое значение имело открытие центров многообразия и происхождения культурных растений Н.И. Вавиловым для:
А) селекции Б) эволюции В) систематики Г) биотехнологии.
19. Искусственным выращиванием биомассы женьшеня из отдельных клеток этого растения на специальных питательных средах, в стерильных условиях занимается:
А) генная инженерия Б) клеточная инженерия В) микробиология Г) растениеводство.
20. Полиплодия – это:
А) перестройка хромосом Б) кратное увеличение числа хромосом
В) изменение последовательности нуклеотидов.
21. Близкородственное скрещивание у животных приводит к:
А) гетерозису Б) улучшению свойств породы В) депрессии.
22. Узкая норма реакции характерна для:
А) рисунка на пальцах у человека Б) массы тела В) роста Г) удоев молока.
22. Явление, при котором происходит многократное увеличение числа хромосом в геноме, называется:
3) поливалентность 4) полигамия
23. Многообразие пород собак является результатом:
1)естественного отбора 2)искусственного отбора
3)мутационного процесса 4)модификационной изменчивости
24. Полиплоидия как правило встречается у:
1)человека 2)всех живых существ
25. В биотехнологических процессах чаще всего используются:
1)позвоночные животные 2)бактерии и грибы
3)высшие растения 4)паразитические простейшие
26. Гетерозис возникает при:
3)скрещивании отдаленных линий
27. Центр происхождения таких растений, как виноград, олива, капуста, чечевица, находится в:
1)Восточной Азии 2)Центральной Америке
3)Южной Америке 4)Средиземноморье
28. Инбридинг - это:
1)скрещивание различных видов
2)скрещивание близко родственных организмов
3)скрещивание различных чистых линий
4)увеличение числа хромосом у гибридной особи
29. Порода собак представляет собой:
3)природную популяцию 4)искусственную популяцию
30. Центр происхождения кукурузы:
31. Для селекции микроорганизмов наиболее часто используются методы:
32. Методы создания новых сортов растений и пород животных изучает наука:
33. Выдающийся отечественный ученый и селекционер, занимавшийся выведением новых сортов плодовых деревьев:
1)Н.И. Вавилов; 2)И.В. Мичурин;
3)Г.Д. Карпеченко; 4)B.C. Пустовойт
34. Центры многообразия и происхождения культурных растений установил:
1)Н.И. Вавилов; 2)И.В. Мичурин;
3)Б.Л. Астауров; 4)Г.Д. Карпеченко
35. Главная задача селекции:
1)изучение строения и жизнедеятельности культурных
растений и домашних животных;
2)исследование закономерностей наследования признаков;
3)изучение взаимосвязи организмов и среды их обитания;
4)выведение новых сортов растений и пород животных
36. При получении чистых линий у растений снижается жизнеспособность особей, так как
1) рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние
2) увеличивается число доминантных мутаций
3) рецессивные мутации становятся доминантными
4) рецессивные мутации переходят в гомозиготное состояние
37. Близкородственное скрещивание в селекции животных используют
1) для закрепления желательных признаков
2) для улучшения признаков
3) для увеличения гетерозиготных форм
4) для отбора наиболее продуктивных животных
38. Получением гибридов на основе соединения клеток разных организмов с применением специальных методов занимается
1) клеточная инженерия 2) микробиология
3) систематика 4) физиология
39. Выделением из ДНК какого-либо организма определенного гена или группы генов, включением его в ДНК вируса, способного проникать в бактериальную клетку, с тем чтобы она синтезировала нужный фермент или другое вещество, занимается
1)клеточная инженерия 2)генная инженерия
3)селекция растений 4)селекция животных
40. Метод получения новых сортов растений путем воздействия на организм ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, называют
1)гетерозисом 2)полиплоидией
3)мутагенезом 4)гибриди
Вот ответы на вопросы, в которых я более менее уверена:
22. 1
23. 2
24. 4
26. 3
27. 4
28. 2
29. 2
31. 1
32. 1
33. 1
34. 1
35. 4
39. 1
40. 3
9. Задание. Какое явление наблюдается при скрещивании двух чистых линий между собой и получения в результате высокоурожайного гибрида?
1) полиплоидия 2) гетерозис
3) экспериментальный мутагенез 4) отдаленная гибридизация
10. Задание. Снижение эффекта гетерозиса в последующих поколениях обусловлено
1) проявлением доминантных мутаций
2) увеличением числа гетерозиготных особей
3) уменьшением числа гомозиготных особей
4) проявлением рецессивных мутаций
11. Задание. Получением высокоурожайных полиплоидных растений занимается наука
1) селекция 2) генетика 3) физиология 4) ботаника
12. Задание. Для получения полиплоидов на делящуюся клетку воздействуют колхицином, который
1) разрушает ядерную мембрану 2) разрушает веретено деления
3) увеличивает скорость деления клетки 4) обеспечивает синтез ДНК в ходе митоза
13. Задание. Метод получения новых сортов растений путем воздействия на организм ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами называют
Обзор
Автор
Редактор
Обратите внимание!
Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.
От неосознанного отбора к направленной селекции и генетической модификации растений
Выход из этой ситуации появился с развитием генетической инженерии, которая сделала возможным перенос генов из одного организма в другой.
Различные виды генетически модифицированных растений
В 1994 году появилось первое коммерческое генно-инженерное растение — томат Flavr Savr [1, 4]. Вслед за этим стали активно создаваться трансгенные растения, устойчивые к биотическим и абиотическим факторам среды. (Отметим, что трансгенным считают такой организм, в геном которого искусственно введен ген, который не может быть приобретен при естественном скрещивании.) Ученые нашли необходимые гены устойчивости в геномах бактерий и насекомых и перенесли их в растительные организмы [5]. Обывателю покажется, что это достаточно рискованно, потому что, на первый взгляд, в природе такого быть не может (хотя есть и исключения — например, почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens переносит свои гены в растительные клетки для получения необходимых метаболитов).
Другая проблема, с которой связано получение трансгенных растений, — это использование антибиотиков. Для того чтобы узнать, попал ли интересующий ученых ген в геном растительной клетки, необходим некий маркер (репортер), который отделит клетки с внедрившимся чужеродным геном от неудачных образцов. Такими репортерами и являются гены, кодирующие устойчивость к антибиотикам. Клетки, подвергшиеся изменениям, высаживают на среду с антибиотиком, и, если они остались живы, значит, ген устойчивости проник в их геном, а с ним — и наш целевой ген. Несмотря на то, что трансгенные растения являются мощным фактором развития сельского хозяйства и экономики, возможность их использования провоцирует широкое общественное обсуждение.
Принимая во внимание всеобщую обеспокоенность биологической безопасностью трансгенных продуктов питания, в настоящее время активно разрабатывается новый подход для модификации сортов растений — цисгенез [5–7].
Применение геномного секвенирования сельскохозяйственно-значимых культур, таких как кукуруза, картофель, рис, и разработка эффективных технологий выделения новых генов расширили границы возможностей улучшения сельскохозяйственных культур. В последние десятилетия описан широкий круг генов, кодирующих важные качественные и количественные признаки как самих сельскохозяйственных культур, так и их дикорастущих родственников. Эти гены выделены и перенесены в геномы элитных сортов. Полученные в результате таких манипуляций растения называют цисгенными, чтобы отделить их от понятия трансгенов [5].
Цисгенез — такая технология генетической модификации рекомбинантной ДНК, при которой манипуляция происходит с использованием ДНК того же или близкородственного вида растения, с которым возможен половой процесс [8]. В отличие от трансгенных, такие растения не содержат гены неродственных организмов и гены устойчивости к антибиотикам (рис. 1). Это дает возможность ожидать, что общество с большей легкостью воспримет цисгенные растения, нежели трансгенные. Так, опрос в штате Миссисипи показал, что 81% респондентов готов употреблять в пищу цисгенные растения, в то время как лишь 14-23% согласны на трансгенные [5].
- Для внедрения в геном растения используются гены любого организма (растения, бактерий, насекомых и др.)
- Ген редактируется, изменяется
- Используются маркерные гены
- Используется ген близкородственного вида, с которым возможно природное скрещивание
- Все компоненты гена (промотор, интроны и терминатор) сохраняются в природной форме
- Селекционные маркеры удаляются
- Ген и его регуляторные элементы могут принадлежать самому растению или видам, с которыми возможно перекрестное опыление
- Последовательность основных элементов может быть изменена
- Возможно выключение гена
- Селекционные маркеры удаляются
Рисунок 1. Изменение генома при классической селекции, трансгенезе и цисгенезе.
Цисгенез = классическая селекция?
Современное состояние вопроса о повышении качества и урожайности сельскохозяйственных растений можно объяснить на примере такой стратегически важной культуры, как картофель.
Представим себе, что у нас есть элитный сорт картофеля, который дает прекрасный — качественный и обильный — урожай, но подвержен инфекционным заболеваниям. А еще нам известно, что есть вид дикого картофеля, который не дает никакого съедобного урожая, но при этом устойчив к болезням. Первым делом мы пытаемся выяснить, что в геноме дикого вида определяет его устойчивость (см. врезку). Возможности современной молекулярной генетики и геномики растений позволяют нам найти тот ген, который отвечает за устойчивость, выделить его открытую рамку считывания и участок ДНК, контролирующий его экспрессию, вырезать их, клонировать и внедрить в геном нашего элитного сорта, не внося никаких кардинальных изменений ни в геном сорта, ни в нуклеотидную последовательность гена, которой мы оперируем. Таким образом, если наши манипуляции прошли успешно, мы получаем исходный элитный сорт картофеля, который так же дает прекрасные клубни, но при этом не подвержен заражению паразитами, и мы не теряем урожай.
Гены устойчивости растений
В отличие от животных, растения не имеют иммунной системы. Тем не менее существование растительных организмов, несмотря на огромное количество патогенов (среди которых вирусы, бактерии, грибы, нематоды и даже другие растения), говорит о том, что им свойственны конкретные механизмы устойчивости. Они определяются работой генов устойчивости, которые позволяют растению отследить появление патогена и запустить механизм защитной реакции. Эти гены были открыты в начале 20 века, а спустя 90 лет — выделены [9].
Согласно одной из основных гипотез, растение имеет ген устойчивости, а патоген несет комплементарный ген авирулентности [10]. Когда продукт гена авирулентности взаимодействует с клетками растения, продукт гена устойчивости растения запускает каскад защитных реакций [11]. Фитопатогенные организмы и их механизмы заражения растений чрезвычайно разнообразны, поэтому удивительно, что все известные гены резистентности кодируют небольшое количество белков, которые имеют общее эволюционное происхождение и содержат общие консервативные участки (домены) [12]. Таким образом, гены устойчивости растений можно искать в геноме резистентных видов по наличию определенных нуклеотидных последовательностей. Для поиска и выделения генов используются специальные молекулярные маркеры и техники (PCR, AFLP, RFLP, RAPD и другие) [13].
Если вы всё еще против генетически модифицированных растений, представим следующую ситуацию: у нас есть элитный сорт картофеля, единственным слабым местом которого является подверженность заболеваниям. Классическая селекция отнимает слишком много сил и времени и не дает надежного результата, а генетически модифицированные растения не внушают доверия. Даже в этой ситуации есть альтернатива! Химическая промышленность изобрела огромное количество разнообразных пестицидов, которые защитят наш картофель от болезней. Этот путь самый простой и самый опасный: загрязнение окружающей среды химическими реагентами может привести к катастрофическим последствиям (см. врезку).
Химические средства для повышения урожайности растений
Рынок химических средств защиты растений в России составляет более $500 млн в год [14]. Гербициды, инсектициды, фунгициды на сегодняшний день являются важным инструментом увеличения объема урожая, так как они борются с сорняками, убивают насекомых, бактерий, грибы, а также других вредителей сельскохозяйственных растений. Но есть и обратная сторона медали. Все эти тонны химических реагентов ежегодно попадают в почву, водоемы и атмосферу. Многие вещества, используемые в качестве удобрений, надолго сохраняются в среде. Так, в водах озера Онтарио в 90-е годы определяли высокие концентрации пестицида мирекс, использование которого было прекращено еще в конце 70-х [15]. И даже если после обработки определенной местности неким веществом, оно через некоторое время перестает там выявляться, это совсем не означает, что оно распалось или растворилось. С током поверхностных и грунтовых вод, с помощью ветра химические молекулы могут переместиться в другие регионы. Так, например, гербицид атразин, используемый для защиты широколиственных растений в сельском и парковом хозяйстве США, повсеместно присутствует там в поверхностных водах. По некоторым данным, до 92% исследованных водоемов США содержат этот пестицид. Поскольку вещество достаточно стойкое и легко растворимо в воде, оно мигрирует и в грунтовые воды и там накапливается.
Еще неприятнее тот факт, что химические соединения могут перераспределяться в природе не только c помощью дождя и ветра, но и внутри живых организмов, а именно — по пищевым цепям. Организмы получают токсичные вещества из воды, почвы, воздуха. Этот процесс называется биоаккумуляцией. В результате наносится вред как самому организму, так и тому, кто его съест.
В США для борьбы с переносчиком голландской болезни, поражающей вязы, — вязовым заболонником Scolytes multistriatus — деревья обрабатывали ДДТ. Часть пестицида попадала в почву, где его поглощали дождевые черви и накапливали в тканях. У поедающих преимущественно дождевых червей перелетных дроздов развивалось отравление ДДТ. Часть из них погибала, у других нарушалась репродуктивная функция — они откладывали стерильные яйца. В результате борьба с заболеванием деревьев привела к почти полному исчезновению перелетных дроздов в ряде регионов США [15].
Еще более интересным процессом является биомагнификация — это увеличение концентрации токсичного реагента в пищевой цепи. Так, для уничтожения комаров на одном из калифорнийских озер применили ДДТ. После обработки содержание пестицида в воде составило 0,02 части на миллион (ppm). Через некоторое время в планктоне ДДТ определялся в концентрации 10 ppm, в тканях планктоноядных рыб — 900 ppm, хищных рыб — 2700 ppm, птиц, питающихся рыбой — 21 000 ppm. То есть содержание ДДТ в тканях птиц, не подвергшихся непосредственному воздействию пестицида, было в миллион раз выше, чем в воде, и в 20 раз выше, чем в организме рыб — первом звене пищевой цепи.
Приведенные примеры касались различных животных, но не стоит забывать, что человек — это тоже биологический вид, который подчиняется общим природным законам. Вся наша пища имеет растительное или животное происхождение, и нужно понимать, что чем больше химических реагентов используется в сельском хозяйстве, тем больше нежелательных соединений попадает в наш организм. Конечно, их концентрации не столь высоки, однако ежедневно они пополняются, и мы подвергаемся их хроническому воздействию.
Другой известный случай произошел в 1971 году в Ираке. Правительством этого государства была закуплена большая партия зерна в качестве посевного материала. Посевное зерно с целью борьбы с грибками подвергалось обработке метилртутью. Однако эта партия зерна случайно попала в продажу и была использована для выпечки хлеба. В результате отравление получили более 6,5 тысяч человек, из которых около 500 погибли [15].
Итак, цисгенные растения, главной целью создания которых является перенесение генов устойчивости в коммерчески успешные сорта, экономят время селекционеров, не требуют применения пестицидов, не нарушают экосистему, затраты на их выращивание минимальны, а урожай максимальный. В 2012 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) опубликовало доклад, в котором сравнивался потенциальный вред растительных продуктов, полученных различными способами. В результате был сделан вывод о том, что риски, связанные с употреблением цисгенных растений и сортов, полученных методами классической селекции, сопоставимы [17].
Читайте также: