Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
селекция.docx
Скачиваний:
91
Добавлен:
12.02.2015
Размер:
75.46 Кб
Скачать

  1. Развитие и достижение отечественной селекции.

Начало – с развитием земледелия. Этапы:

1.начальная селекция. В России связана с созданием старых (местных) сортов с помощью естественного и искусственного отборов. Длилось с 18 века. Связана с созданием: яр.пш – Полтавка, Русаки, Красноколоска, Гирка и др; созданы сорта л-д , клевера (Пермский, Вологодский, Вожегодский).

2.Промышленная селекция. Развитие производственных сил общества, те широкое развитие капитализма, открыло семеноводческие фирмы (1774 – Вильморен: оценка отбираемых растений по их потомству. Так сах.св.стала содержать в 3 р больше сахара). Работы Галлета, Лекутера, Ширефа – селекция пшеницы, разработана методика создания новых сортов. Труды Дарвина (обобщил практику по созданию сортов растений и пород животных). Бербанк (виды отбора плодово-ягодных культур).

3. Переоткрыты труды Менделя(1900), начали издаваться книги и журналы, преподавание в вузах.

1921 г – принят декрет о семеноводстве. (53 селекционных центра, 21 –из них комплексные). Рудзинский создал 1 селекц.станцию.

Ученые: Рудзинский, Пустовойт, Писарев, Лисицин,Вавилов, Лукьяненко.

Методы: гибридизация, отбор, мутогенез, клонирование, трансформация, полиплоидия, трансдукция, генетическая инженерия, генная инженерия, цмс, инцухт, гетерозис.

  1. Трансдукция, гибридизация как методы селекции.

Гибридизация (скрещивание) - основной метод селекции растений. Гибрид (от латинского hybrid— помесь) получают от скрещивания двух растений, относящихся к разным разновидностям, сортам, видам и родам. Простое парное скрещивание содержит минимум 2 особи. Мб реципрокное скрещивание (два эксперимента по скрещиванию, характеризующиеся прямо противоположным сочетанием пола и исследуемого признака. В одном эксперименте самца, имеющего определенный доминантный признак, скрещивают с самкой, имеющей рецессивный признак. Во втором, соответственно, скрещивают самку с доминантным признаком и самца с рецессивным признаком). Схема:

1г [AxB] ; [AxC]; [AxD]

2г ABxAC

3Г AABCxAD

Топ-кросы – скрещивание всей коллекции с 1 сортом. Поликросы – скрещивание 1 мат. растения со смесью пыльцы.

Гибриды мб: сортолинейные, простые межлинейные, межсортовые.

Техника: подготовка соцветия/бутона; кастрация (удал. тычинок); нанесение пыльцы; этикетирование; изоляция (соцветие в плотный бумажный пакет/ марлю).

Трансдукция – введение диких видов растений в культуру.

  1. Селекционный процесс у самоопыляющихся культур.

Цель селекции самоопыляющихся культур состоит в отборе гомозиготных высокопродуктивных растений, оценке их потомств. Идет отбор отдельных элитных родоначальных растений, а в дальнейшем – размножение и изучение потомства.

1.Питомник исходного материала (основной источник генетического разнообразия, из которого отбирают нужные формы растений для последующей работы).

2.Селекционный питомник – 1,2 г.г. (В него поступает семенной материал всех элитных растений, отобранных в питомниках исходного материала для изучения и оценки их потомств).

3.Контрольный питомник (Сюда поступают все лучшие номера, отобранные в селекционном питомнике).

4.Предварительное сортоиспытание (Здесь так же, как и в контрольном питомнике, продолжают оценивать испытуемые номера путем учета урожая с единицы площади. Достоверность данных испытания бывает более высокой. В предварительном сортоиспытании оценивают лучшие линии из контрольного питомника).

Потомство каждого элитного растения изучают отдельно друг от друга. Если «-», то выбраковывают все целиком.

  1. Мутогенез, полиплоидия как методы селекции.

Мутогенез – вывод нового сорта под действием мутогенного фактора. Под их влиянием получаются хромосомные аберрации (хромосомные перестройки), полиплоиды (кратное увеличение числа хромосом). Появление аберраций связано с перестроением хромосом.

Мутации мб точечными, те в одном гене.

Полиплоидия (полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свёкла, четырёхплоидный клевер, рожь и твёрдая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ — колхицин)

  1. Селекционный процесс у перекрестноопыляющихся культур.

Используют массовый отбор. Для оценки селекционного материала на всех этапах его изучения в опыты вводят стандарт (обычно лучший районированный сорт) с достаточно большой частотой. Поскольку невозможно точно предвидеть результаты скрещиваний и отборов, для получения нужных форм приходится отбирать очень много растений.

Питомник исходного материала

Исследуемый сорт

Стандарт

  1. Лучшие

Селекционный питомник

Исходный

Стандарт

  1. Лучшие

……….

Исходный

Стандарт

  1. Лучшие

Иогансен доказал, что новый сорт дает мелкие семена, если он 7 лет выращивался из мелких семян, так же и с крупными.

  1. Селекционный процесс по картофелю.

Схема селекции картофеля предусматривает создание исходного материала, оценки и отбор лучших сеянцев, клонов, гибридов и сортов в системе питомников.

1.Коллекционный питомник (выращивают селекционные и местные сорта, виды, разновидности и формы картофеля, которые используют для подбора родительских форм)

2. Питомник родительских форм (выращивают лучшие селекционные и местные сорта, ценные гибриды. В этом питомнике выполняют все работы по гибридизации родительских фор)

3. Питомник сеянцев первого года. Сеянцы выращивают из семян. Каждый сеянец изучают отдельно. Худшие бракуют, лучшие используют для дальнейшего изучения.

4. В питомнике гибридов второго года (первая клубневая репродукция) выращивают клоны гибридов, отобранных в предыдущем году. Оценивают гибриды по урожайности и крахмалистости, определяют скороспелость, устойчивость к фитофторе, вирусным болезням).

5. В питомнике гибридов третьего года (второе клубневое поколение) гибриды и клоны высаживают на двухрядковых делянках по 25 клубней в каждом ряду. Проводят те же наблюдения, применяют искусственное заражение вирусами и дают оценку поражаемости индикаторным методом. Обязательно проводят прочистки от болезней.

  1. Метод отбора в селекции.

Разновидности: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор — это выделение группы особей, сходных по одному или комплексу желаемых признаков, без проверки их генотипа. Например, из всей популяции злаков того или иного сорта для дальнейшего размножения оставляют только те растения, которые отличаются устойчивостью к возбудителям болезней и полеганию, имеют крупный колос с большим числом колосков и т. д. При их повторном посеве снова отбирают растения с нужными качествами. Сорт, полученный таким способом, генетически однороден, и отбор периодически повторяют.

Основным достоинством данного метода является то, что он технически прост, экономичен и позволяет сравнительно быстро улучшать местные сорта, а его недостаток состоит в невозможности индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.

При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. В результате индивидуального отбора увеличивается число гомозигот, т. е. полученное поколение становится генетически однородным. Подобный отбор обычно применяют среди самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя и др.) для получения чистых линий. Чистая линия — это группа растений, являющихся потомками одной гомозиготной самоопыляемой особи. Они обладают максимальной степенью гомозиготно-сти и представляют очень ценный исходный материал для селекции.

Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если сочетается с определенными типами скрещиваний.

  1. Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС), инцухт – линии, гетерозис. Понятие, использование.

ЦМС - явление полной или частичной стерильности андроцея высших растений, причиной которого является наличие особой мутации в митохондрионе. Фертильность (способность производить потомство) растений восстанавливается полностью или частично при наличии доминантного аллеля ядерного гена-восстановителя фертильности. Например, цмс кукурузы дает эффект в высоте растений (выше на 12%). Изобретение относится к способам улучшения растений, имеющих важное сельскохозяйственное и коммерческое значение. Обычно гибриды оказываются более продуктивными и более эффективными при утилизации питательных веществ, таких, как удобрения и вода. Гибриды первого поколения (F1) также имеют тенденцию проявлять повышенную устойчивость к стрессовым ситуациям в окружающей среде по сравнению с родительскими инбредными линиями и также могут проявлять желаемые характеристики устойчивости к болезням. Отсутствие образования пыльцы (т.е. мужская стерильность) у растений может быть следствием ядерных мутаций или быть связано с цитоплазматическими факторами наследственности.

Инцухт – линия - линии, полученные в результате инбридинга (близкородственное (внутрисортовое) скрещивание). В инцухт-линиях возрастает гомозиготность, увеличивающаяся вдвое с каждым поколением самоопыления.

Гетерозис, или гибридная мощность, — это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами. В дальнейших поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Предполагается, что гетерозис связан с высоким уровнем гетеро-зиготности межлинейных гибридов.

Кукуруза была первым растением, у которого получение высокопродуктивных гетерозисных гибридов было поставлено на промышленную основу. Валовые сборы зерна такого гибрида были на 20—30% выше, чем у родительских организмов. Однако нередко сочетание разных признаков у чистых линий оказывается неблагоприятным; поэтому, создав большое количество чистых линий, экспериментально определяют наилучшие комбинации гибридизации, которые затем используются в производстве.

  1. Генная и генетическая инженерия как методы селекции.

Методы основанные на размножении инвитро, где регулируются условия (давление, освещенность, температура, состав питательной среды).

Совокупность методов молекулярной генетики, направленных на искусственное создание новых, не встречающихся в природе сочетаний генов. Те или иные чужеродные для данного организма гены вводят в его клетки и встраивают в его геном с различными целями: для изучения строения и функций генетического аппарата, для эффективной наработки продукта данного гена (напр., гормона или антибиотика), для придания организму-хозяину каких-либо желаемых свойств (напр., для сельскохозяйственных растений и животных – большей продуктивности или большей устойчивости к инфекциям или паразитам), для замещения (компенсации) генов, дефекты которых вызывают наследственные заболевания, и др.

Генная инженерия – введение чужеродных генов в геном растения с помощью ti-плазмид. Например : борющиеся с загрязнениями растения, ядовитая капуста, помидор Flavr Savr, гм-деревья, активно связывающие углерод растения.

Микроклональное размножение – используют при размножении элитного растения до млн за 1 раз. Эксплант - верхушечная меристема (позволяет получить максимально здоровый материал. Гарантия 90%).

Такие манипуляции осуществляются с помощью соответствующих ферментов - рестрикционных эндонуклеаз, расщепляющих молекулы ДНК в строго определенных участках, и лигаз, сшивающих фрагменты в единую рекомбинантную молекулу ДНК.

Итак, процедуры генетической инженерии сводятся к тому, что из набора фрагментов ДНК, содержащих нужный ген, собирают гибридную структуру, которую затем вводят в клетку. Введенная генетическая информация экспрессируется, что приводит к синтезу нового продукта. Таким образом, вводя в клетку новую генетическую информацию в виде гибридных молекул ДНК, можно получить измененный организм.

  1. Метод клонирования растений в условиях in vitro.

Клонируют вегетативное потомство растения. Используют культуры хорошо размножающиеся клубнями и корнеплодами, либо хорошо кустящиеся. Инвитро же клонируют растения частью апикальной меристемы. Ее используют, потому что меристемы сохраняют способность к делению, обеспечивают рост растений, дают начало новым клеткам и тканям, помогают в заживлении ран. Меристема извлекается из растения в стерильных условиях и помещается в пробирку с питательной средой, которая содержит все необходимые микро-, макроэлементы и витамины, необходимые для роста растения. Клетки апикальной меристемы делятся, формируя побег. Впоследствии полученный побег можно снова разделить на несколько частей, так чтобы каждая часть несла меристему, способную сформировать новый побег. Подобный цикл может продолжаться до бесконечности или пока не будет получено необходимое количество побегов. Теоретически из одной почки за год можно получить несколько десятков миллионов клонов, что невозможно при классических способах вегетативного размножения. Полученные побеги помещают на специальную среду, чтобы стимулировать образование корней. Укорененные растения высаживают из пробирки в торфотаблетки или горшочки с почвосмесью и адаптируют к условиям открытого грунта в специальных гринхаузах, где поддерживается очень высокая влажность воздуха благодаря туманообразующим установкам.

Через несколько месяцев молодое растение может быть высажено в открытый грунт или в тепличку.

11. Основные направления в селекции полевых культур.

12.Две формы имеют одинаковую продуктивность/урожайность/. Можно ли на их базе создать более продуктивный/урожайный/сорт? Доказательства.

13.Оценка селекционного материала на качество продукции и устойчивость к болезням и вредителям.

Оценка идет на всех этапах. Оценивают урожайность, устойчивость к болезням. Различают:

1)         полевые методы оценки, когда оценка проводится непосредственно в полевых условиях;

2) лабораторные методы оценки, куда относятся оценки по качеству урожая с применением необходимых для этого анализов, а также оценки на устойчивость к неблагоприятным факторам в специальных камерах или установках;

3) лабораторно-полевые методы, когда подготовка материала к оценке ведется в одних условиях (в лаборатории или в поле), а затем подготовленный материал помещается для окончательной оценки в другие условия (поле или лаборатория.

Методы оценки можно также разделить на прямые, когда непосредственно определяют степень выраженности интересующего нас признака, и косвенные, когда об этом признаке судят по другим, связанным с ним признакам. Существуют еще провокационные методы, когда искусственно создают среду для выявления отношения растений к неблагоприятным для них условиям (морозу, засухе, болезням), чтобы затем выбраковать пострадавшие растения.

Устойчивость к  вредителям и болезням генетически связана со вре­менем и длительностью происхождения  наиболее  уязвимых  фаз  развития растений, способностью синтезировать защитные вещества,  особенностями морфологического и анатомического строения органов и тканей, подверга­ющихся вредоносному  воздействию  специфических  патогенов  в наиболее сильной степени.

Косвенными признаками для оценки изучаемых видов,  разновидностей и сортов растений могли бы служить особенности биохимического их  сос­тава и наличие определенных веществ, препятствующих развитию болезнет­ворного начала.  Однако,  в большинстве случаев, эти механизмы воздейс­твия патогена  и  хозяина  остаются нераскрытыми или проявляются в ка­честве реакции на поражение растительного организма. Поэтому при оцен­ке на устойчивость к болезням используются прямые признаки,  проявляю­щиеся у восприимчивых образцов на определенных фазах развития растений.

Степень повреждаемости вредителями растительных объектов различного происхождения зависит от особенностей  анатомо-морфологического  строения отдельных органов  и  тканей,  особенностей прохождения фенологических фаз роста и развития,  биохимического состава частей растений, способ­ностей растения восстанавливать или компенсировать поврежденные участ­ки.

По этим косвенным признакам можно проводить успешную оценку и от­бор устойчивых к вредителям источников для  создания  ценных  по  этим признакам сортов.  Найденные формы подсолнечника, у которых, например, в семенной оболочке между пробковым  слоем  и  склеренхимой  находятся темноокрашенные клетки  с  высоким содержанием углерода,  образуют так называемый панцирный слой,  который препятствует  прогрызанию  семянок личинками подсолнечной моли.

По качеству. Возделываемые сорта наряду с высокой урожайностью должны обладать и высоким качеством продукции, ради которой они возделываются. Так, в зерне пшеницы, бобовых культур должно быть высокое содержание белка, в корнеплодах сахарной свеклы — сахара, в семенах масличных культур — масла и т. д. Иногда к сортам одной и той же культуры предъявляются различные требования в зависимости от назначения урожая. Например, у кормовых сортов ячменя ценится высокое содержание в зерне белка, а у пивоваренных — крахмала.

В настоящее время разработано много микрометодов, позволяющих уже на первых этапах селекционной работы получать достоверные данные о качестве зерна. К ним относятся метод седиментации зерна, микровыпечек хлеба, положительная корреляция между натурой и мукомольными качествами и др. Для определения содержания белка в семенах широко применяют прибор «Промер». Для оценки на нем одного образца требуется 1 г зерна и около 10 мин времени.

Широко применяется и глазомерная оценка. Так, стекловидность зерна твердых пшениц положительно коррелирует с его макаронными качествами. Формы кукурузы с высоким содержанием лизина часто имеют тусклый эндосперм.