Обработка растений колхицином приводит к возникновению изменчивости

Обновлено: 04.07.2024

Существует несколько классификаций мутаций по различным критериям. В современной учебной литературе используется и более формальная классификация, основанная на характере изменения структуры отдельных генов, хромосом и генома в целом. В рамках этой классификации различают следующие виды мутаций:

Геномные полиплоидизация (образование организмов или клеток, геном которых представлен более чем двумя (3n, 4n, 6n и т. д.) наборами хромосом) и анеуплоидия (гетероплоидия) - изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору. В зависимости от происхождения хромосомных наборов среди полиплоидов различают аллополиплоидов, у которых имеются наборы хромосом, полученные при гибридизации от разных видов, и аутополиплоидов, у которых происходит увеличение числа наборов хромосом собственного генома, кратное n.

При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюдаются потеря (делеция) или удвоение части (дупликация) генетического материала одной или нескольких хромосом, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсия), а также перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую (транслокация) (крайний случай - объединение целых хромосом.

На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях, однако генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае, когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид, говорят о точечных мутациях.[11]

Изучение процесса мутагенеза является важной составной частью цитогенетического мониторинга популяций хвойных.

Для получения мутантов ели сибирской берем проростки 70000 штук, воздействуем на них с помощью высокой температуры(38°С-40°С) в течении 1 часа. Высеваем и проводим наблюдение за ростом растения на протяжении всей жизни. Отбираем лучшие экземпляры и размножаем вегетативно (черенкуем).

Полиплоидия

Полиплоидия – это наследственная изменчивость, связанная с кратным увеличением числа хромосом.

В широком смысле слова под полиплоидий понимается изменчивость числа хромосом вообще. История полиплоидии начинается с открытия, сделанного московским профессором И.И. Герасимовым, который в 1890 воздействуя на водоросль спирогиру низкой температурой и некоторыми наркотиками, обнаружил, что у нее задерживается деление клеток. При этом увеличивались размеры самих клеток ядер и появлялись некоторые другие особенности. Позднее было установлено, что такие изменения клеток растений связаны с увеличением числа хромосом. Это явление стали по предложению Г. Винклера (в 1916) называть полиплоидией.

Исходным набором хромосом любого полиплоидного ряда является гаплоидное их число, иначе называемое основным числом и обозначаемое символом х. Таким образом, основное число-это гаплоидное число хромосом, кратное увеличение которого образует данный полиплоидный ряд. Совокупность генов гаплоидного набора хромосом называется геномом.

Полиплоидия играет очень большую роль в эволюции растений, она возникла в природе как естественное следствие полового процесса. Диплоидное состояние можно рассматривать как первый шаг в развитие полиплоидии, а первую зиготу, образовавшуюся в результате оплодотворения, - как первую полиплоидную форму [8].

Полиплоидия вызывает глубокие и разносторонние изменения природы растений. Общая закономерность наследственной изменчивости, вызываемой полиплоидией, заключается в увеличении размеров ядер и клеток, а также устьиц и числа хлоропластов в их замыкающих клетках, увеличении размера пыльцевых зёрен и некоторых органов растений: листьев, цветков, плодов и семян, а также вегетативной массы и общей мощности растений.

Долгое время считалось, что это явление свойственно вообще всем полиплоидам. Полиплоиды, действительно, как правило, более крупные и мощно развитые, но среди них есть формы, не отличающиеся по этим признакам от диплоидов и даже уступающие им. Основываясь на большом количестве экспериментальных данных, можно утверждать, что для каждого рода или семейства растений существует свой оптимальный уровень плоидности, обеспечивающий наиболее благоприятное протекание всех биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Например, для хвойных растений наиболее благоприятно диплоидное состояние.

Отрицательный эффект полиплоидии обычно выражается в понижении семенной продуктивности и удлинении вегетационного периода. Многие полиплоидные формы растений более позднеспелые в сравнении с диплоидными, от которых они произошли. Это объясняется замедленным делением клеток, снижением темпов обмена веществ в более крупных клетках, уменьшением содержания ростовых веществ.

Многие природные полиплоидные виды обладают групповой устойчивостью к заболеваниям. Например, высоко полиплоидные дикие виды картофеля обладают морозостойкостью, устойчивостью к грибным и вирусным заболеваниям, поэтому их используют для гибридизации с сортами культурного картофеля.

Различают два типа возникновения полиплоидии: митотический и мейотический. Первый из них связан с нарушениями митоза в соматических клетках, второй – с нарушением мейоза – процесса образования микро- и макроспор [13].

В процессе эволюции и при экспериментальных воздействиях полиплоидные формы возникают преимущественно в результате нарушений митоза. Так как вероятность образования и слияния при оплодотворении нередуцированных гамет очень невелика, мейотическая полиплоидия происходит реже.

Естественные и экспериментально возникающие полиплоиды делятся на три основные группы: автополиплоиды, аллополиплоиды и анеуплоиды.

Особую группу хромосомных изменений составляют организмы, имеющие в соматических клетках не увеличенное, а уменьшенное в два раза по сравнению с диплоидным число хромосом. Это так называемые гаплоиды. Они делятся на моногаплоиды и полигаплоиды. Первые получают из диплоидных, а вторые из полиплоидных форм. Гаплоиды иногда встречаются в естественных условиях, а также могут быть получены искусственным путем.

Существующие методы искусственного получения аллополиплоидов. Их можно разделить на две группы: опыление нередуцированными гаметами и индуцирование мутагенами. При нормально протекающем мейозе хромосомное число в клетках уменьшается. Иногда редукционного деления не происходит, и образуются яйцеклетки или пыльцевые зерна с 2n хромосомами. Если пыльцевое зерно с 2n хромосомами оплодотворит яйцеклетку с гаплоидным набором хромосом, образуется триплоидный эмбрион. Индуцирование полиплоидии в свою очередь проводится тремя способами. Воздействие нагреванием, высушиванием или холодом. Удвоение соматических хромосом таким путем происходит довольно часто (в 1% или более делящихся клеток). Образующиеся клетки с тетраплоидным набором хромосом обрастают вокруг тканью и растение в целом остается диплоидным [7].

Триплоидные растения древесных видов характеризуются быстрым ростом. Поэтому получение тетраплоидов для последующего перевода их в триплоиды скрещиванием с диплоидами становится распространенным направлением селекции на гетерозис. Так, в Северной Европе в больших количествах выращивают триплоидные деревья осины, которые получают в результате скрещивания женских клонов тетраплоидных растений с одним из диплоидных мужских клонов. Эту работу, как правило, проводят в теплицах. Дополнительно к этому практикуют посадку одного тетраплоидного клона в центре естественных насаждений мужских диплоидных особей. На деревьях женского клона семена будут триплоидными. Встречаются полиплоиды и древесных пород [8].

Получение искусственных полиплоидов среди хвойных показывает, что в этой группе древесных пород полиплоиды также возникают легко и отличаются высокими показателями по росту и развитию. Так у 9 видов пихты получили как тетраплоиды, так и октоплоиды.

Все факторы, влияющие на митоз и мейоз, могут вызвать полиплоидию: изменение температуры, влияние радиации, действие наркотиков, механические воздействия – пасынкование, декапитация (удаление точки роста стебля у растений). Особенно популярным является колхицин – алкалоид, выделяемый из растения безвременника осеннего – Colchicum autumnale. Колхицином обрабатывают точки роста растений. Колхицин парализует механизм расхождения хромосом к полюсам, но не препятствует их репродукции.

Полиплоидия используется селекционерами с целью получения межвидовых гибридов и их закрепления. Не секрет, что это этот метод очень перспективен: у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Эти растения лучше приспосабливаются и чаще выживают.[17]

Для получения полиплоидов ели сибирской в качестве объекта берутся семена, которые обрабатываю раствором колхицына. Затем эти семена высаживают в грунт. После появления проростков выделяем вид с измененным числом хромосом. И затем наблюдаем за данным растением в течение жизни и размножаем его вегетативно.

Генная инженерия

Генная инженерия (генетическая инженерия) – совокупность методов и технологий, в том числе технологий получения рекомбинантных рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот, по выделению генов из организма, осуществлению манипуляций с генами и введению их в другие организмы. [16]

Генная инженерия – составная часть современной биотехнологии, теоретической основой ее является молекулярная биология, генетика. Суть новой технологии заключается о направленном, по заранее заданной программе конструировании молекулярных генетических систем вне организма (in vitro) с последующим внедрением созданных конструкций в живой организм. В результате достигается их включение и активность в данном организме и у его потомства. Возможности генной инженерии – генетическая трансформация, перенос чужеродных генов и других материальных носителей наследственности в клетки растений, животных и микроорганизмов, получение генно-инженерно-модифицированных (генетически модифицированных, трансгенных) организмов с новыми уникальными генетическими, биохимическими и физиологическими свойствами и признаками, делают это направление стратегическим.

С точки зрения методологии генная инженерия сочетает в себе фундаментальные принципы (генетика, клеточная теория, молекулярная биология, системная биология), достижения самых современных постгеномных наук: геномики, метаболомики, протеомики с реальными достижениями в прикладных направлениях: биомедицина, агробиотехнология, биоэнергетика, биофармакология, биоиндустрия и т.д.

Одним из приоритетных направлений в современной биологии является изучение популяционно-генетической структуры, внутривидового разнообразия и дифференциации популяций основных лесообразующих видов хвойных. Генетическое разнообразие на популяционном и внутривидовом уровнях - базовая составляющая общего биологического разнообразия, сохранение которого рассматривается наукой в качестве одной из важнейших проблем человечества [15]. Исследование генетических процессов, протекающих в природных популяциях, имеет не только теоретическое значение для познания закономерностей внутривидовой дифференциации и микроэволюции вида, но и характеризуется важным прикладным аспектом - возможностью обоснования путей сохранения генофонда и селекционного улучшения вида на популяционной основе. Особую актуальность в связи с этим имеет изучение внутривидовой изменчивости наиболее ценных в хозяйственном отношении видов, к числу которых относится и ель сибирская (Picea obovata Ledeb.), генетическое разнообразие которой остается малоизученным.

Генная инженерия подразумевает и пересадку генов, процедура которой включает введение нуклеиновой кислоты в лекарственной форме, которая вместо случайного распространения включается в ДНК клеток, что приводит к коррекции мутации хромосомной ДНК, превращая неактивный ген в активный или нормализуя активность аномально функционирующего гена. Несмотря на видимые преимущества генной коррекции (устранения мутации) по сравнению с введением экзогенной ДНК, что теоретически может привести к возникновению нежелательных побочных эффектов, применение технологий генной коррекции может быть очень сложно в случае заболеваний, обусловленных сотней различных мутаций. Поэтому этот вид пересадки генов ограничен лечением моногенных заболеваний.

Заключение

В результате анализа литературных источников выявлены генетические особенности елей произрастающих в Сибири, рассмотрено ее хозяйственное значение. Установлено, что ель сибирская является одной из основных пород лесообразователей Сибири, где она произрастает почти по всей лесной зоне.

Кроме того, было рассмотрено понятие мутагенеза, а также описано влияние некоторых химических мутагенов на ель обыкновенную.

В данных разделах приведены сведения о полиплоидных растениях, которые были обнаружены в естественных условиях произрастания, а также полученных искусственным путем. Не менее интересные факты рассмотрены в русле генной инженерии древесных растений - способы получения трансгенных растений.

Библиографический список

1. Братилова Н.П. Частное лесное семеноводство лесообразующих пород Сибири. Учебное пособие для студентов специальности 260400 всех форм обучения.-Красноярск: СибГТУ, 2003.- 90 с.

2. Гуляев, Г. В. Генетика. – 3-е изд., перераб. и доп / Г. В. Гуляев. – М.: Колос. - 1984. - 351 с.

3. Елагина, В. А. Характеристика древесных растений / В. А. Елагина и др. - Красноярск, 1998. – 75 с.

4. Кокорин, Д. В. Изменчивость морфологических признаков: Автореф. дис. канд. с. - х. н. – Красноярск: ИЛСО РАН, 2002. - 17 с.

5. Колесниченко, В. Н. Генетическая инженерия древесных растений / В. Н. Колесниченко. // Лесоведение. - 1989 - №6. - с. 73 - 81.

6. Коропачинский И.Ю. Древесные растения Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1983.- 384 с.

7. Котов, М. М. Генетика и селекция. Часть 1. : учебник для вузов / М. М. Котов. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997. - 280 с.

8. Любавская, А. Я. Лесная селекция и генетика: учебник для вузов / А. Я. Любавская. - М. : Лесн. пром-сть, 1982. – 288 с.

9. Мамаев С.А. Виды хвойных на Урале и их использование в озеленении. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983.- 111 с.

10. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений / С. А. Мамаев. – М.: Наука, 1972. 284 с.

11. Седельникова Т. С., Пименов А. В. Хромосомные мутации в болотной и суходольной популяциях ABIES SIBIRICA LEDEB. Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, Красноярск // Цитология. - ТОМ 45 (2003), № 5, c. 515-520.

12. Царёв А.П., Погиба С.П., Тренин В.В. Селекция и репродукция лесных древесных пород. учебник-М.: Логос, 2002.-520 с.

13. Царев, А. П. Селекция и репродукция лесных древесных пород: Учебник / А. П. Царев, С. П. Погиба, В. В. Тренин. - М.: Логос, 2001. – 520 с.

14. Чернин, Л. С. Первые шаги в будущее – генная инженерия в растениеводстве / Л. С. Чернин. - М.: Агропромиздат, 1990. - 256 с.

15. Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях. / Под редакцией Ю.П. Алтухова. - М.: Наука, 2004. - 619 с.

17. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Издание 4-е, стереотипное. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007. – 479 с.

18. Попов П.П. Популяционно-географическая дифференциация ели в западной Сибири // Хвойные бореальной зоны. – 2007. - №2-3 с.

19. Кеппен, Ф. Географическое распространение хвойных деревьев в Европейской России и на Кавказе / Ф.Кеппен.- СПб, 1885. - 634 с.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.008)

Среди химических веществ, используемых для удвоения числа хромосом у растений, наиболее часто применяется колхицин. Колхицин – это растительный алколоид. Механизм его действия заключается в том, что проникая в делящуюся клетку он блокирует работу веретена деления, вследствие чего после удвоения числа хромосом не происходит разделения их по дочерним клеткам. Образуется одна клетка с удвоенным числом хромосом.. Удвоение числа хромосом может предусматривать разные цели. Например, восстановление плодовитости у стерильных растений (Работягов, 1987); преодоление барьера нескрещиваемости (Рудь, 1966); улучшение каких-либо свойств растений (величина плодов, изменение химического состава и др.) (Серебровская, 1974); получение новых полиплоидных форм, пригодных для использования в селекции (Dermen, 1965; Бавтуто, 1974, 1980; Лизнев, 1977 и др.).

Для обработки применяют как водный раствор колхицина разной концентрации, так и раствор колхицина в касторовом масле, глицерине, агар-агаре.

У плодовых и ягодных растений обрабатывают семена, проростки, молодые сеянцы, точки роста побегов и т.д. В результате таких обработок в большинстве случаев получают химерные растения разных типов, а иногда и гомогенные полиплоидные формы (Dermen, 1965; Лизнев, 1977; Геращенко, 1977, 1980).

В наших опытах обработка колхицином диплоидных сортов яблони была предпринята с целью получения нередуцированной пыльцы. Поэтому обработке подвергались генератативные почки в период прохождения мейоза в пыльниках.

Опыт проводили в условиях лаборатории на срезанных ветвях, поставленных в вегетационные сосуды с водой.

Вариант 1 - контроль (срезанные ветви без обработки);
Вариант 2 - 1% водный раствор колхицина (ветви в сосудах с раствором);
Вариант 3 - 1% раствор колхицина в касторовом масле;
Вариант 4 - 1% раствор колхицина в глицерине ;
Вариант 5 - 0,5% раствор колхицина в глицерине;
Вариант 6 - 0,5% раствор колхицина в касторовом масле.

В вариантах 3-6 раствор колхицина наносится пипеткой на каждую цветковую почку предварительно подготовленную следующим образом: лезвием безопасной бритвы осторожно, стараясь не повредить самих бутонов, удалялась верхушка цветковой почки – хитановые покровы, чашелистики и, частично, лепестки. Затем на свежий срез наносилась капля соответствующего раствора. Материал фиксировали на следующий день и далее - ежедневно, в течение всего времени, пока не завершится мейоз.

В вариантах с обработкой колхицином почти на всех стадиях наблюдаются отклонения от нормы (рис. 16). Однако нарушения, которые приводят к формированию гамет, обнаружены только в вариантах 3 и 6. В варианте 3 (1% раствор колхицина в касторовом масле) количество триад, содержащих одну диплоидную и две гаплоидных микроспоры составляет 11,3% от общего числа аномальных тетрад, в варианте (0,5% раствор колхицина в касторовом масле) – 3,2%. В остальных случаях крупные микроспоры имеют аномальное строение, что свидетельствует о явном нарушении распределения хроматина во время мейотического деления. В результате их оплодотворяющая способность снижена.

Рис. 16. Количество нарушений в ходе микроспорогенеза у яблони в разных вариантах обработки колхицином.

1. Межлинейная гибридизация культурных растений приводит к:

1)сохранению прежней продуктивности;

2)выщеплению новых признаков;

2. Аутбридинг — это:

1)скрещивание между неродственными особями одного вида;

2)скрещивание различных видов;

4)нет верного ответа.

3. Гибриды, возникающие при скрещивании различных видов:

2)отличаются повышенной плодовитостью;

3)дают плодовитое потомство при скрещивании с себе подобными;

4)всегда бывают женского пола.

4. Учение об исходном материале в селекции было разработано:

1)Ч. Дарвином; 2)Н.И. Вавиловым;

3)В.И. Вернадским; 4)К.А. Тимирязевым.

5. Центром происхождения культурных растений считаются районы, где:

1)обнаружено наибольшее число сортов данного вида;

2)обнаружена наибольшая плотность произрастания данного вида;

3)данный вид впервые выращен человеком;

4)нет верного ответа.

6. Аутбридинг — это скрещивание между:

1)неродственными особями одного вида; 2)братьями и сестрами;

3)родителями и детьми; 4)нет верного ответа.

7. Близкородственное скрещивание применяют с целью:

1)поддержания полезных свойств организма;

2)усиления жизненной силы;

3)получения полиплоидных организмов;

4)закрепления ценных признаков.

8. Гетерозис наблюдается при:

2)скрещивании отдаленных линий;

9. К биологически отдаленной гибридизации относится скрещивание представителей:

1)контрастных природных зон; 3)разных родов;

2)географически отдаленных районов Земли; 4)верны все ответы.

10. В клеточной инженерии при гибридизации используют следующие клетки:

3)недифференцированные эмбриональные; 4)все перечисленные.

11. Клонирование невозможно из клеток:

1)эпидермиса листа 2)корня моркови

3)зиготы коровы 4)эритроцита человека

12. В биотехнологических процессах чаще всего используются:

1)позвоночные животные 2)бактерии и грибы

3)высшие растения 4)паразитические простейшие

13. Центр происхождения таких растений, как виноград, олива, капуста, чечевица, находится в:

1)Восточной Азии 2)Центральной Америке

3)Южной Америке 4)Средиземноморье

14. Инбридинг - это:

1)скрещивание различных видов

2)скрещивание близко родственных организмов

3)скрещивание различных чистых линий

4)увеличение числа хромосом у гибридной особи

15. Центр происхождения кукурузы:

16. Сорт огурцов представляет собой:

3)природную популяцию 4)искусственную популяцию

17. 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

18. Обработка картофеля колхицином ведет к:

1) полиплоидии 3) гибридизации

2) генным мутациям 4) гетерозису

19. Одним из эффектов, сопровождающих получение чистых линий в селекции, является:

1)гетерозис 2)бесплодие потомства

3)разнообразие потомства 4)снижение жизнеспособности

20. Разработать способы преодоления бесплодия межвидовых гибридов впервые удалось:

1)К.А. Тимирязеву; 2)И.В. Мичурину;

3)Г.Д. Карпеченко 4) Н.И. Вавилову

21. Однородную группу животных с хозяйственно-ценными признаками, созданную человеком, называют:

3)сортом; 4) штаммом

1)получение модификационных изменений

2)выведение новых пород и сортов

4)направленные изменения окружающей среды

23. Центр происхождения картофеля:

1)Южно-американский; 2) Южно-азиатский тропический;

24. Многообразие пород кошек является результатом:

1)естественного отбора 2)искусственного отбора

3)мутационного процесса 4)модификационной изменчивости

25. 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

26. Получением гибридов на основе соединения клеток разных организмов с применением специальных методов занимается

1) клеточная инженерия 2) микробиология

3) систематика 4) физиология

27. Отрасль хозяйства, которая производит различные вещества на основе использования микроорганизмов, клеток и тканей других организмов -

28. 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

Селекция – наука, занимающаяся выведением новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Селекция происходит в два этапа: сначала путем скрещивания и мутагенеза создается наследственное разнообразие, а потом производится искусственный отбор.

Скрещивание (гибридизация)

Отдаленная гибридизация (аутбридинг) – скрещивание организмов разных сортов (пород, линий), подвидов, видов. При этом получаются новые сочетания генов, повышается гетерозиготность, возникает гетерозис (превосходство гибридов над родителями по размеру, жизнеспособности и т.д.).

Близкородственное скрещивание (инбридинг) – приводит к закреплению желательного признака (повышается гомозиготность: скрытые рецессивные гены переходят в гомозиготное состояние и проявляются в фенотипе). Длительное близкородственное скрещивание приводит к получению чистых линий. У самоопыляющихся растений они имеют нормальную жизнеспособность, а у животных и перекрестноопыляющихся растений – пониженную, потому что закрепляются не только желательные, но и вредные признаки.

Мутагенез

Если обработать мешок пшеницы ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, то в каждом семени произойдут мутации.

Если обработать зиготу колхицином, то в ней произойдет полиплоидия (кратное увеличение количества хромосом), у растений это приводит к повышению урожайности (в селекции животных не используется).

С помощью полиплоидии Г.Д.Карпеченко преодолел бесплодие межвидового гибрида капусты и редьки: после обработки колхицином количество хромосом в клетках гибрида удвоилось, после чего стала возможна конъюгация и кроссинговер (а следовательно мейоз и образование половых клеток).

Искусственный отбор

При искусственном отборе закрепляются признаки, полезные для человека, при этом для самого растения или животного эти признаки могут быть вредными (например, ожирение у свиней).

Еще можно почитать

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. В селекции животных практически не используют
1) массовый отбор
2) неродственное скрещивание
3) родственное скрещивание
4) индивидуальный отбор

Выберите один, наиболее правильный вариант. Индивидуальный отбор, в отличие от массового, более эффективен, так как он проводится
1) по генотипу
2) под влиянием факторов окружающей среды
3) под влиянием деятельности человека
4) по фенотипу

Выберите один, наиболее правильный вариант. Все многообразие современных пород животных и сортов растений сформировалось под влиянием
1) модификационной изменчивости
2) стабилизирующего отбора
3) искусственного отбора
4) биологического прогресса

Выберите один, наиболее правильный вариант. Межлинейная гибридизация в селекции растений способствует
1) получению чистой линии
2) проявлению эффекта гетерозиса
3) получению межвидовых гибридов
4) усилению мутагенеза

Выберите один, наиболее правильный вариант. Явление гетерозиса наблюдается у гибридов, полученных от
1) генетически отдаленных родительских форм
2) близкородственного скрещивания
3) особей одного сорта, но с разными фенотипами
4) особей одного сорта, но с разными генотипами

Выберите один, наиболее правильный вариант. Материалом для искусственного отбора является
1) генетический код
2) популяция
3) дрейф генов
4) мутация

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой отбор более эффективен при создании нового сорта самоопыляющихся зерновых культур?
1) стабилизирующий
2) массовый
3) индивидуальный
4) движущий

Выберите один, наиболее правильный вариант. Увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору, получают в селекции растений путем
1) близкородственного скрещивания
2) искусственного отбора
3) искусственного мутагенеза
4) гетерозиса

Гибридное потомство, полученное Г.Д.Карпеченко при скрещивании редьки и капусты, оказалось бесплодным вследствие
1) разного числа половых клеток у редьки и капусты
2) отсутствия конъюгации хромосом у гибридов
3) кроссинговера между негомологичными хромосомами редьки и капусты
4) гомозиготности родительских форм

Для восстановления способности к воспроизведению у гибридов, выведенных методом отдаленной гибридизации,
1) получают полиплоидные организмы
2) их размножают вегетативно
3) получают гетерозисные организмы
4) выводят чистые линии

Бесплодные гибриды у растений образуются в результате
1) внутривидового скрещивания
2) полиплоидизации
3) отдаленной гибридизации
4) анализирующего скрещивания

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

Какой вклад в генетику и селекцию внес Г.Д.Карпеченко?
1) преодолел бесплодие межвидовых гибридов
2) вывел новый сорт пшеницы
3) открыл явление гетерозиса
4) известен, как создатель новых сортов фруктов

Определите число хромосом в соматических клетках капустно-редечного гибрида после преодоления его бесплодия, если в исходных соматических клетках капусты и редьки по 18 хромосом
1) 9
2) 18
3) 27
4) 36

ЕСТЕСТВЕННЫЙ - ИСКУССТВЕННЫЙ
1. Установите соответствие между характеристиками и формами отбора: 1) естественный, 2) искусственный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) отбирающий фактор – условия природы
Б) благоприятные изменения сохраняются и передаются по наследству
В) темпы эволюции быстрые
Г) целенаправленное накопление полезных для человека признаков
Д) результат – многообразие видов
Е) благоприятные изменения отбираются и становятся хозяйственно-ценными

2. Установите соответствие между видами отбора и их особенностями: 1) естественный, 2) искуственный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) темпы эволюции медленные
Б) неблагоприятные изменения бракуются, уничтожаются
В) благоприятные изменения отбираются, становятся хозяйственно-ценными
Г) приводит к возникновению новых популяций, видов
Д) результат – многообразие видов
Е) характер действия творческий – целенаправленно накапливаются признаки, полезные для человека

3. Установите соответствие между характеристикой отбора и его видом: 1) естественный, 2) искусственный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) действует в природе постоянно
Б) сохраняет особей с признаками, интересующими человека
В) обеспечивает формирование приспособленности к условиям жизни в биоценозах
Г) приводит к возникновению новых видов
Д) способствует созданию новых пород животных
Е) действует на пшеницу на поле

ЕСТЕСТВЕННЫЙ - ИСКУССТВЕННЫЙ ОТЛИЧИЯ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В отличие от искусственного отбора, естественный отбор
1) сохраняет и отбирает только признаки, важные для выживания организма
2) приводит к появлению новых форм только через исторически длительные промежутки времени
3) приводит к появлению новых пород животных и сортов растений
4) базируется на модификационной изменчивости
5) не связан с межвидовой и внутривидовой борьбой
6) приводит к появлению новых видо

СЕЛЕКЦИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
Установите последовательность этапов деятельности селекционера при создании высокопродуктивных штаммов бактерий. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) присвоение номенклатурного названия штамму бактерий
2) воздействие мутагенами на исходную колонию бактерий
3) подбор исходной колонии бактерий
4) получение новой колонии (штамма) и оценка её продуктивности
5) отбор бактерий с новыми признаками

Определите последовательность этапов работы по выведению новых пород животных.
1) подбор родительских форм
2) анализ родословных исходных форм
3) анализ полученного потомства
4) скрещивание исходных форм
5) скрещивание особей разных линий
6) создание нескольких линий

Установите последовательность этапов деятельности селекционера при использовании индивидуального отбора для самоопыляющихся растений. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) испытание отобранных гомозиготных потомков на урожайность
2) подбор исходных растений с нужными для человека признаками
3) самоопыление растений и получение потомства
4) оценка гомозиготности растений в полученном потомстве
5) посев семян отобранных растений

Установите последовательность этапов деятельности селекционера при создании новой породы животных. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) скрещивание производителей в племенном хозяйстве
2) многократный инбридинг полученных потомков
3) подбор исходных родительских форм с нужными для человека признаками
4) перевод генов хозяйственно ценных признаков в гомозиготное состояние
5) испытание отобранных гомозиготных потомков на продуктивность

СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ - ЖИВОТНЫХ
1. Установите соответствие между методом селекции и его использованием в селекции: 1) Селекция растений, 2) Селекция животных. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) массовый отбор
Б) отбор по экстерьеру
В) получение полиплоидов
Г) искусственный мутагенез
Д) испытание родителей по потомству

2. Установите соответствие между методами селекции и организмами, к которым их как правило применяют: 1) животные, 2) растения. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) испытание производителя по потомству
Б) индивидуальный отбор потомков по экстерьеру
В) межсортовая гибридизация
Г) клонирование переносом ядра из соматической клетки в половую
Д) получение полиплоидных гибридов
Е) вегетативное размножение

3. Установите соответствие между методами и видами селекции: 1) селекция животных, 2) селекция растений. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) отбор по экстерьеру
Б) метод ментора
В) выращивание из культур клеток
Г) увеличение плоидности
Д) массовый отбор
Е) испытание родителей по потомству

СЕЛЕКЦИЯ ЖИВОТНЫХ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие понятия используют в селекции животных?
1) анализ потомства по фенотипу
2) искусственный мутагенез
3) движущий отбор
4) полиплоидию
5) инбридинг

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Признаками гетерозисной формы растения или животного являются
1) гомозиготность по определённому признаку
2) повышенная урожайность гибридов
3) способность давать плодовитое потомство
4) устойчивость к болезням
5) мощное развитие вегетативных органов
6) усиление полученных признаков в последующих поколениях

Установите последовательность действий селекционера для получения гетерозисных организмов. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) получение гомозиготных линий
2) многократное самоопыление родительских растений
3) подбор исходных растений с определёнными признаками
4) получение высокопродуктивных гибридов
5) скрещивание организмов двух разных чистых линий

==========
Установите соответствие между особенностями и методами селекции: 1) аутбридинг, 2) инбридинг. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) близкородственное скрещивание
Б) получение чистых линий
В) скрещивание неродственных организмов
Г) улучшает продуктивность гибридов
Д) наблюдается депрессия у гибридов
Е) повышает гетерозиготность гибридов

Установите соответствие между методом селекции и его особенностями: 1) гибридизация, 2) индуцированный мутагенез. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) получение гибридов путем скрещивания отобранных родительских форм
Б) воздействие на организм колхицином, который разрушает веретено деления клетки
В) появление новых признаков происходит в результате мутационной изменчивости
Г) чаще используется в селекции растений и микроорганизмов
Д) иногда наблюдается явление гетерозиса
Е) появление новых признаков происходит в результате комбинативной изменчивости

Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать признаки и свойства, отличные от родительских, характерных для данного вида. Изменчивость является общим свойством всех живых систем и может выражаться в изменении как генотипа, так и фенотипа.

Традиционно различают ненаследственную и наследственную изменчивость.

Модификационная изменчивость

Модификационная (фенотипическая) изменчивость - изменения фенотипа организма, обусловленные влиянием факторов внешней среды. Данный вид изменчивости не приводит к изменениям генотипа особи - все изменения касаются только фенотипа.

Напомню, что генотипом называют генетическую конституцию - совокупность генов одного организма, полученных от родителей. Фенотип (греч. phаino - обнаруживаю) - совокупность наблюдаемых характеристик организма (любой морфологический, гистологический, биохимический, поведенческий признак).

Для модификационной изменчивости характерен групповой характер, она часто (но не всегда) служит приспособлением к условиям внешней среды. Известным примером модификационной изменчивости является изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от сезона года.

Такое изменение окраски делает их более приспособленными, повышает выживаемость: заяц сливается с внешней средой и становится незаметен для хищников.

Однако не стоит забывать об относительности любой приспособленности: если среда резко изменится, то белый заяц на фоне темной земли станет легкой добычей для хищников.

Еще одним примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у гималайских кроликов. Они рождаются полностью белыми, так как их эмбриональное развитие протекает в условиях повышенной температуры.

Однако в результате воздействия холода на разные участки их тела, шерсть начинает темнеть. В естественных условиях шерсть темная на ушах, носе, лапах и хвосте.

В эксперименте лед привязывают к спине, и через некоторое время шерсть на этом месте начинает темнеть. Это наглядно демонстрирует влияние внешней среды на проявление признака.

Вам известно, что человек, побывавший на солнце, получает его "отпечаток" - загар. Потемнение цвета кожи в данном случае связано с активной выработкой пигмента меланина, который защищает кожу и внутренние органы от УФ излучения.

Загар также является типичным примером модификационной изменчивости. Одни люди загорают быстро, у других этот процесс занимает гораздо больше времени - все дело в норме реакции.

Норма реакции

Нормой реакции называют генетически (наследственно) закрепленные пределы (границы) изменчивости признака. Принято говорить, что у каждого признака существует определенная норма реакции: она может быть узкой или широкой.

Узкая норма реакции характерна для признаков, которые относятся к качественным: форма глаза, желудка, сердца, размеры головного мозга, рост.

Количественные признаки имеют широкую норму реакцию и достаточно вариабельны в течение жизни: яйценоскость кур, удойность коров, вес, размер листьев.

Причина изменения - влияние факторов внешней среды
Изменения признаков организма не затрагивают генотип, происходят в соматических клетках и не передаются потомкам
Изменение признаков ограничено в пределах нормы реакции, которая определяется генотипом
Изменчивость носит групповой характер, характерна для многих особей (к примеру, сезонная изменчивость)

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная, генотипическая) - форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа организма, которые могут быть связаны с мутационной или комбинативной изменчивостью.

В отличие от модификационной изменчивости, где затрагивается только фенотип (внешние проявления), генотипическая изменчивость затрагивает генотип, а это означает, что генетические изменения затрагивают и половые клетки, которые передаются потомству. Поэтому и называется она - наследственная.

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость возникает в результате появления у потомков новых сочетаний генов (комбинаций). Эти комбинации возникают во время мейоза в результате хорошо вам знакомого (я надеюсь!) кроссинговера - обмена участками между гомологичными хромосомами.

Случайная комбинация генов в ходе кроссинговера
Независимое расхождение хромосом в мейозе
Случайная встреча гамет при оплодотворении

Я всегда говорю ученикам, что комбинативная изменчивость - это полная неопределенность: мы не знаем, какие комбинации возникнут между генами при кроссинговере, не знаем, какие хромосомы образуются и в какие гаметы они разойдутся, и, наконец, не знаем какие половые клетки (гаметы) встретятся при оплодотворении.

То, что мы отличаемся от своих родителей, и есть результат этих неопределенностей.

Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость связана с возникновением мутаций. Мутации (лат. mutatio - изменение) - внезапные, возникающие спонтанно или вызванные мутагенами наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Мутации - резкие спонтанные изменения генотипа
Стойкие, передаются потомкам через половые клетки (гаметы)
Ненаправленные. Большинство мутаций - вредные (часть из них летальные), лишь очень небольшая часть носит полезный приспособительный характер, мутации также могут быть безразличными (нейтральными) для организма
Носят индивидуальный характер

Изменения при генных мутациях происходят в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Может случаться такое, что один или несколько нуклеотидов выпадают из ДНК (делеция), вставляются новые нуклеотиды, удваиваются имеющиеся нуклеотиды (дупликация).

Изменения ДНК ведут к тому, что в результате на рибосомах синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. К примеру: изначально триплет ДНК "ТАЦ" кодировал аминокислоту "Мет", нуклеотид "Т" выпал из триплета произошла вставка нуклеотида "Г". В результате вместо аминокислоты "Мет" теперь синтезируется аминокислота Вал.

Новые аминокислоты могут поменять свойства белка, так что признак, за который он отвечает, будет меняться. Только что вы узнали об универсальной схеме - изменении фенотипа в результате изменений генотипа.

В результате хромосомных мутаций происходят структурные изменения хромосом (не следует путать с кроссинговером, который происходит в норме и подразумевает обмен участками между гомологичными хромосомами). Последствия хромосомных мутаций часто оказываются летальны.

В результате таких мутаций может происходить утрата (делеция) участка хромосомы, его удвоение (дупликация), поворот на 180° (инверсия), перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация), перенос участка внутри одной хромосомы (транспозиция).

В результате таких мутаций количество хромосом увеличивается в кратное количество раз (2,3,4 и т.д.). В результате получаются организмы триплоиды, тетраплоиды и т.д. Иногда такие мутации вызывают искусственно, к примеру, в селекции растений. Известно, что у полиплоидов более крупные и сочные плоды.

В селекции полиплоидию у растений вызывают добавлением специального химического вещества - колхицина, который блокирует образование нитей веретена деления. Вследствие этого хромосомы не расходятся и остаются в одной клетке - набор хромосом увеличивается в 2 раза.

Имеет значение в процессе видообразования. Примером данной мутации может послужить отдаленная гибридизация (аутбридинг) пшеницы и ржи. Их генотип состоит из гаплоидного набора пшеницы (n) и гаплоидного набора ржи (m).

В результате такого скрещивания в 1875 году в Шотландии был получен первый искусственный стерильный гибрид - тритикале. Тритикале дает отличный урожай, в дальнейшем путем полиплоидии стерильность данного гибрида была преодолена.

Также примером отдаленной гибридизации, соответственно и аллополиплоидии, является гибрид осла (самца) и лошади (самки) - мул. Это животное отличается большой выносливостью, но опять-таки бесплодное вследствие геномной мутации.

Анеуплоидия - изменение кариотипа (совокупность признаков хромосом), при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n). Таким образом, в результате анеуплоидии отсутствует одна (или несколько) хромосом, либо же хромосомы имеются в избытке ("лишние" хромосомы).

В случае отсутствия в хромосомном наборе одной хромосомы говорят о моносомии, двух хромосом - нуллисомии. Если к паре хромосом добавляется одна лишняя, говорят о трисомии.

Наследственные болезни, в том числе связанные с геномными мутациями: синдром Шерешевского-Тёрнера, Дауна - мы более детально обсудим в следующей статье, которая посвящена наследственным заболеваниям.

Раз уж мы затронули аутбридинг, то следует коснуться явления инбридинга и гетерозиса для их полного понимания.

Инбридинг (англ. in — в, внутри + breeding — разведение) - скрещивание близкородственных форм, в результате которого в ряду поколений увеличивается гомозиготность. С помощью инбридинга выводят чистые линии (AA, aa, BB, bb). Однако известно, что близкородственное скрещивание может приводить к проявлению рецессивных генов заболеваний и ослаблению потомства.

Гетерозис (греч. ἕτερος - другой + -ωσις - состояние) - явление увеличения жизнеспособности гибридов, вследствие унаследования ими различных вариантов аллельных генов от своих разнородных родителей. Увеличение жизнеспособности связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: