1. Селекция как наука. История, предмет и методы селекции. Около 8-9 тыс. лет назад с появлением с/х на ближнем Востоке, а позже в Европе и Азии, началось развитие растениеводства и животноводства, и именно с тех времен люди начали заниматься искусственным отбором. О первых селекционных мероприятиях известно около 6 млн. лет назад. Арабы применяли искусственное опыление финиковых пальм.
На первых этапах селекционные мероприятия ограничивались только отбором. Он носил бессознательный характер. Велся он очень длительное время.
Первой теоретической базой стали открытия Грегоря Менделя(1865). В 1900 были переоткрыты классические законы Менделя. 1900 – Томас Морган – основные положения хромосомной теории. 1953 была открыта структура молекулы ДНК(Уотсон и Крик). В 1971 в Москве был создан экспериментальной биологии.
В развитии генетики и селекции культурных растений большую роль играл всесоюзный институт растениеводства, его основал Вавилов. Жебрак и Сопегин занимались селекцией зерновых культур, Мичурин селекцией плодово-ягодных культур.
Селекция – это целенаправленное создание и совершенствование пород животных, сортов растений, штамовмикроорг., в соответствии с потребностями общества. Порода, сорт, штам представляет собой искусственно созданные популяции домашних животных, культурных растений и микроорганизмов, отличающихся совокупностью признаков и свойств. Ценность сорта определяется такими признаками как урожайность, пищевые и кормовые свойства, декоративность.
Основной задачей селекции явл. создание новых пород животных и растений с высокой продуктивностью. Селекция растений производится по этапам: 1) изучение исходного материала; 2) разработка методов гибридизации; 3) разработка методов отбора.
2. Вклад белорусских ученых в развитие генетики и селекции.Учеными Республиканских научно-производственных дочерних унитарных предприятий «Институт плодоводства», «Институт овощеводства» и «Институт картофелеводства с 1925 года выведено более 50 сортов картофеля, 70 овощных, 124 плодовых и 30 сортов ягодных культур. Под руководством и при непосредсвенном участии академика П.И. Альсмика выведены такие сорта картофеля как Темп, Лошицкий, Разваристый, Академический, Огонек, Ласунок и другие.
А.Г.Волузнев вывел 23 сорта ягодных культур. Наиболее распространенные сорта черной смородины – Белорусская сладкая, Кантата, МинайШмырев,
В «Институте плодоводства» выведено 24 сорта яблони (Антей, Белорусское малиновое, Банановое и другие), 8 сортов груши (Белоруска, Маслянистая, Лошицкая и другие),15 сортов черешни (Золотая Лошицкая, Красавица) и многие другие.
Родоночальником белорусской селекции плодовых культур являются Э.П. Сюбарова и А.Е. Сюбаров. Продолжили начатое ими дело селекционеры по яблоне – Г.К.Коваленко, Е.В.Семашко, по груше – Н.И.Михневич, по вишне – Р.М.Сулимова, по сливе – В.А.Матвеев.
Основоположниками селекции овощных культур являются: Г.И.Артеменко и А.М.Полянская (томаты), Е.И.Чулкова (капуста), В.Ф.Девятова (лук, чеснок). Они заложили и развили основы научной селекции овощных культур в Беларуси.
Кроме того, белорусскими селекционерами выведено и районировано множество сортов зерновых и зернобобовых, технических и кормовых растений.
В Белорусском научно-исследовательском институте земледелия и кормопроизводства (г.Жодино) Н.Д.Мухиным выведен и впервые внедрен в производство тетроплоидный сорт озимой ржи Белта.
3. Цели и задачи генетического анализа. Генетическая символика. Первый и второй законы Г. Менделя. По мнению М.Е. Лобашева (1966), с помощью генетического анализа "исследуется качественный и количественный состав генотипа, проводится анализ его структуры и функционирования".
Потомство от скрещивания двух особей с различными признаками называется гибридным, а отдельная особь – гибридом.
При проведении гибридологического анализа необходимо соблюдать следующие условия:
1) использовать для скрещиваний исходные формы, различающиеся по одной или нескольким парам контрастных (альтернативных) признаков;
2) рассматривать характер наследования по каждой паре признаков;
3) проводить количественный учёт гибридных растений по всем изучаемым признакам;
4) проводить индивидуальный анализ потомства от каждого растения в ряду поколений.
В настоящее время в понятие генетического анализа входит клонирование гена, определение последовательности нуклеотидов ДНК, выяснение интрон-экзонной структуры гена, экспрессии гена в онтогенезе.
Генетическая
символика. Скрещивание
обозначают знаком умножения - X.
В схемах на первом месте принято
ставить генотип женского пола. Женский
пол обозначают символом
(зеркало
Венеры), мужской – знаком
(щит и копье Марса).
Родительские организмы, взятые в скрещивание, обозначают буквой Р . Гибридное поколение обозначают буквой Fс цифровым индексом, соответствующим порядковому номеру гибридного поколения.
Признаки, проявляющиеся у гибридов F1, называются доминантными, не проявляющиеся – рецессивными. Сочетание различных аллелей какого-либо признака называется генотипом по данному признаку (например, АА, Аа или аа).
Фенотипом называют совокупность всех внешних и внутренних признаков организма. Признаком (или фенотипом) в генетическом смысле можно назвать любую особенность, выявляемую при описании организма: высота, вес, форма носа, цвет глаз, форма листьев, окраска цветка, размер молекулы белка или его электрофоретическая подвижность.
Первый закон Г. Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения
Моногибридным называется скрещивание, при котором родительские формы отличаются друг от друга по одной паре признаков (например, гладкие или морщинистые семена). Все гибриды первого поколения (F1) выглядят одинаково, т.е. имеют одинаковый фенотип, сходный с фенотипом одного из родителей. Эта закономерность иллюстрирует первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения, а также правило доминирования.
После того, как Мендель скрестил формы гороха, различающиеся по 7 признакам, у гибридов проявился, или доминировал, только один из пары родительских признаков. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не проявлялся. Позднее это явление доминирования было названо первым законом Менделя или законом единнобразия гибридов первого поколения.
Второй закон Менделя. Мендель скрестил полученные гибриды между собой. Рецессивный признак не теряется, и в следующем поколении он снова проявляется (выщепляется) в чистом виде. Г. де Фриз в 1900 г. назвал это явление законом расщепления, а позднее его назвали вторым законом Менделя.
При самоопылении гибридов F1 во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 (¾ гладких и ¼ морщинистых семян). Это соотношение выражает во второй закон Менделя – закон расщепления признаков.
4. Неполное доминирование. Анализирующее (реципрокное) скрещивание.
При неполном доминировании гетерозигота имеет фенотип, промежуточный между фенотипами гомозигот. При этом правило Менделя о единообразии фенотипа в F1 соблюдается. В F2 и по фенотипу, и по генотипу расщепление выражается отношением 1:2:1. Примером неполного доминирования может служить промежуточная розовая окраска цветка у гибридов ночной красавицы, полученных от скрещивания красноцветковой и белоцветковой форм.
Неполное доминирование оказалось широко распространенным явлением и было отмечено при изучении наследования окраски цветка у львиного зева, окраски оперения у андалузских кур, шерсти у крупного рогатого скота и овец и др.
Кодоминирование– это явление, когда оба аллелядают равноценный вклад в формирование фенотипа. Например особи, имеющие группу крови АА и ВВ у человека, гомозиготны, в случае гетерозигот АВ оба аллеля одинаково экспрессируются.
Анализирующее (реципрокное) скрещивание. Чтобы проверить, является ли данный организм гомо- или гетерозиготным, можно, как это предложил Мендель, скрестить его сисходной гомозиготой по рецессивным аллелям. Такой тип скрещивания получил название анализирующего.
В результате анализирующего скрещивания расщепление и по фенотипу, и по генотипу составляет 1:1, что свидетельствует о гетерозиготности одного из родителей, участвовавших в скрещивании.
5. Дигибридные скрещивания. Третий закон Менделя. Тригибридное скрещивание.
Г. де Фриз (1900) предложил дигибридаминазывать организмы, полученные от скрещивания особей, отличающихся одновременно двумя парами альтернативных признаков; если признаков три пары - тригибридами; многими признаками - полигибридами.
Дигетерозиготные растения F1 образуют 22 = 4 типов гамет.
При сочетании гамет при дигибридном скрещивании получается 42 = 16 комбинаций.
В F2 по каждому признаку наследование происходит независимо от другого признака - третий закон Менделя - закон независимого комбинирования признаков.
Расщепление по каждой паре признаков в отдельности происходит так же, как и при моногибридном скрещивании в отношении 3 : 1.
Если у дигибрида, как мы видели, получается 16 комбинаций, у тригибрида их уже 64, а у тетрагибрида- 256.
6.Клеточные формы организации живого.
Цитогенетика – это раздел генетики, изучающий закономерности наследственности и изменчивости на клеточном и молекулярном уровне. Любая клетка многоклеточного организма тотипотентна, то есть обладает одинаковым полным фондом генетического материала, всеми возможными потенциями для проявления его свойств.
У живых организмов существует два типа организации клеток: прокариотическая(доядерная), такая, как у бактерий и сине-зеленых водорослей, которые обычно делятся бинарным образом, то есть простой перегородкой без участия специальных аппаратов деления; и эукариотическая (собственно ядерная), у которых клеточное ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, и нормальным полноценным способом деления является митоз, при котором происходит образование специального аппарата клеточного деления – веретена.
Неклеточной формой являются вирусы, которые состоят из капсида – защитной белковой оболочки и генетического материала. В качестве наследственного материала вирусы могут содержать 2 вида нуклеиновых кислот и поэтому вирусы подразделяются на ДНК-содержащие, которые делятся на: 1) с одной нитью нуклеиновой кислоты(бактериофаг) и 2) с двумя нитями нуклеиновой кислоты(вирусы оспы, герпеса) и РНК-содержащие, делящиеся на 1) с одной нитью нуклеиновой кислоты(вирусы гриппа, бешенства, тобачной мозаики) и 2) с двумя нитями нуклеиновой кислоты(вирусы онкогенные, ВИЧ).