Karakteristik komparatif seleksi buatan dan alam. Karakteristik komparatif seleksi alam dan buatan

Tinggal di kondisi alam, ada variabilitas individu, yang dapat memanifestasikan dirinya dalam tiga bentuk - berguna, netral dan berbahaya. Biasanya, organisme dengan variabilitas berbahaya mati pada berbagai tahap perkembangan individu. Variabilitas netral organisme tidak mempengaruhi kelangsungan hidup mereka. Individu dengan variabilitas yang menguntungkan bertahan hidup berdasarkan keunggulan dalam intraspesifik, interspesifik, atau melawan kondisi yang merugikan lingkungan.

pilihan mengemudi

Ketika kondisi lingkungan berubah, individu-individu dari spesies itu bertahan hidup di mana variabilitas herediter telah memanifestasikan dirinya dan, sehubungan dengan ini, tanda-tanda dan sifat-sifat telah berkembang yang sesuai dengan kondisi baru, dan individu-individu yang tidak memiliki variabilitas seperti itu mati. Selama pelayarannya, Darwin menemukan bahwa di pulau-pulau samudera di mana angin kencang terjadi, hanya ada sedikit serangga bersayap panjang dan banyak serangga dengan sayap yang belum sempurna dan serangga tak bersayap. Seperti yang dijelaskan Darwin, serangga dengan sayap normal tidak dapat menahan angin kencang di pulau-pulau ini dan mati. Dan serangga dengan sayap yang belum sempurna dan tidak bersayap sama sekali tidak naik ke udara dan bersembunyi di celah-celah, mencari perlindungan di sana. Proses ini, yang disertai dengan variabilitas herediter dan seleksi alam dan berlanjut selama ribuan tahun, menyebabkan penurunan jumlah serangga bersayap panjang di pulau-pulau ini dan munculnya individu-individu dengan sayap yang belum sempurna dan serangga tak bersayap. Seleksi alam, yang menjamin munculnya dan perkembangan ciri-ciri dan sifat-sifat baru organisme, disebut pemilihan motif.

Seleksi yang mengganggu

Seleksi yang mengganggu- ini adalah bentuk seleksi alam, yang mengarah pada pembentukan sejumlah bentuk polimorfik yang berbeda satu sama lain dalam populasi yang sama.

Indikator	Seleksi alam	seleksi buatan
Bahan awal untuk seleksi		Tanda-tanda individu dari tubuh
Memilih faktor		Keadaan lingkungan
Jalan Perubahan yang Menguntungkan	Terpilih, jadilah produktif	Tetap, menumpuk, diwariskan
Jalur Perubahan yang Tidak Menguntungkan	Dipilih, dibuang, dihancurkan	Hancur dalam perjuangan untuk eksistensi
Sifat tindakan	Kreatif - akumulasi tanda yang diarahkan untuk kepentingan seseorang	Kreatif - pemilihan sifat adaptif untuk kepentingan individu, populasi, spesies, yang mengarah pada munculnya bentuk-bentuk baru
Hasil seleksi	Baru varietas tanaman, ras hewan, strain mikroorganisme	Spesies baru
Formulir Seleksi	Massa, individu, tidak sadar, metodis	Motif, menstabilkan, mendestabilisasi, mengganggu, seksual

Pelajaran 5–6. pemuliaan tanaman

Peralatan: tabel biologi umum, yang menggambarkan keragaman breed dan varietas, metode utama dan pencapaian pemuliaan tanaman.

SELAMA KELAS

I. Tes Pengetahuan

A. Tes pengetahuan lisan

1. Ch.Darwin tentang alasan keragaman ras dan varietas.
2. Bentuk-bentuk seleksi buatan dan ciri-cirinya.
3. Peran kreatif seleksi buatan.

B. Pekerjaan kartu

№1. Mengapa suatu breed atau varietas dapat dianggap sebagai populasi buatan, mis. populasi yang diciptakan oleh kemauan dan upaya orang?

№2. Tunjukkan contoh pengaruh seleksi terhadap arah breed dan pembentukan varietas.

№3. Mengapa seleksi massal digunakan untuk tanaman menyerbuk silang? Apakah seleksi massa menghasilkan materi yang homogen secara genetik? Mengapa seleksi ulang diperlukan untuk seleksi massal?

II. Mempelajari materi baru

1. Fitur biologi tanaman diperhitungkan dalam pemuliaan

Seleksi harus mempertimbangkan fitur berikut biologi tumbuhan:

– fekunditas tinggi dan banyak keturunan;
- keberadaan spesies penyerbukan sendiri;
- kemampuan untuk berkembang biak dengan organ vegetatif;
– kemungkinan produksi buatan bentuk mutan.

Ciri-ciri tanaman ini menentukan pilihan metode pemuliaan.

2. Persilangan sebagai metode untuk meningkatkan keragaman bahan untuk seleksi buatan

Metode utama pemuliaan tanaman adalah hibridisasi dan seleksi. Biasanya metode ini digunakan bersama-sama. Hibridisasi meningkatkan keragaman bahan yang digunakan pemulia untuk bekerja. Tetapi dalam dirinya sendiri, paling sering, itu tidak dapat mengarah pada perubahan yang disengaja dalam karakteristik organisme, mis. persilangan tanpa seleksi buatan tidak efektif. Perkawinan silang didahului dengan pemilihan pasangan induk yang cermat. Untuk pencarian yang sukses, pemilihan dan penggunaan bahan sumber sangat penting memiliki ajaran N.I. Vavilov tentang pusat asal tanaman budidaya, hukum seri homologisnya dalam variabilitas herediter, prinsip ekologi dan geografis taksonomi tumbuhan, dan juga dibuat oleh N.I. Vavilov, pengikutnya dan muridnya mengumpulkan koleksi tanaman pertanian.

Hibridisasi dapat dilakukan skema yang berbeda. Ada persilangan sederhana (berpasangan) dan persilangan kompleks (langkah, balik, atau silang balik).

Sederhana , atau ganda , disebut persilangan antara dua bentuk induk, diproduksi sekali. Berbagai dari mereka adalah apa yang disebut saling(timbal-balik) persimpangan. Ingatlah bahwa esensi mereka terletak pada kenyataan bahwa dua persilangan dilakukan, dan bentuk paternal dari persilangan pertama digunakan pada persilangan kedua sebagai yang keibuan, dan bentuk ibu, masing-masing, sebagai yang dari pihak ayah. Persilangan semacam itu digunakan dalam dua kasus: ketika perkembangan sifat yang paling berharga adalah karena hereditas sitoplasma (misalnya, tahan beku di beberapa varietas gandum musim dingin) atau ketika pengaturan benih dalam hibrida tergantung pada apakah satu atau varietas lain diambil sebagai bentuk ibu atau ayah. Persilangan timbal balik menunjukkan bahwa kadang-kadang pengaruh sitoplasma varietas ibu sangat signifikan.
Jadi, di Research Institute of Oilseeds. V.S. Pustovoita (Krasnodar), sebagai hasil persilangan timbal balik varietas bunga matahari 3519 dan 6540, diperoleh hibrida antarvarietas, yang secara signifikan (2,5 kali) berbeda dalam tingkat kerusakan sapu, tergantung pada varietas mana yang diambil sebagai varietas induk, dan yang - sebagai bentuk ayah. Secara alami, hibrida dengan ketahanan yang lebih besar terhadap sapu terbang dimasukkan dalam proses pemuliaan.

kompleks disebut persilangan di mana lebih dari dua bentuk induk digunakan atau keturunan hibrida disilangkan kembali dengan salah satu tetua. Perbedaan dibuat antara persilangan majemuk melangkah dan mundur.
Hibridisasi langkah kompleks- Ini adalah sistem persilangan berturut-turut dari hibrida yang dihasilkan dengan bentuk baru, serta hibrida satu sama lain. Dengan cara ini, Anda dapat mengumpulkan dalam satu varietas kualitas terbaik banyak bentuk aslinya. Metode ini pertama kali dikembangkan dan berhasil diterapkan oleh peternak terkenal Soviet A.P. Shekhurdin saat membuat varietas gandum musim semi lunak Lutescens 53/12, Albidum 43, Albidum 24, Steklovidnaya, Saratovskaya 210, Saratovskaya 29, dll., serta sejumlah varietas gandum musim semi durum.
Pada backcross hibrida yang dihasilkan disilangkan dengan bentuk induk, sifat yang ingin mereka tingkatkan. Jika penyeberangan seperti itu diulang berkali-kali, mereka disebut menjenuhkan, atau penyerapan(backcross). Dalam hal ini, hibrida jenuh dengan materi genetik dari salah satu orang tua, dan bahan genetik dari orang tua lainnya dipindahkan (diserap), dan satu atau lebih gen yang bertanggung jawab untuk beberapa sifat berharga tetap dalam genom hibrida, misalnya , tahan kekeringan atau tahan terhadap salah satu penyakit. Sebagai aturan, bentuk-bentuk lokal yang tumbuh liar, yang paling sering berproduksi rendah, digunakan sebagai donor dari sifat-sifat seperti itu, itulah sebabnya peternak harus menggunakan persilangan balik.

Jenis persilangan berikut digunakan dalam pemuliaan tanaman.

Kawin sedarah, atau kawin sedarah, digunakan sebagai salah satu tahapan peningkatan produktivitas. Untuk ini, penyerbukan sendiri dari tanaman penyerbukan silang dilakukan, yang mengarah pada peningkatan homozigositas. Setelah 3-4 generasi, apa yang disebut garis murni muncul - keturunan homogen secara genetik diperoleh melalui seleksi individu dari satu individu atau sepasang individu dalam serangkaian generasi. Banyak sifat abnormal yang resesif. Dalam garis murni mereka muncul secara fenotip. Hal ini menyebabkan efek buruk, penurunan kelangsungan hidup organisme, yang disebut depresi perkawinan sedarah. Namun, terlepas dari efek buruk penyerbukan sendiri pada tanaman penyerbukan silang, penyerbukan silang sering dan berhasil digunakan dalam pemuliaan untuk mendapatkan galur murni. Mereka diperlukan untuk fiksasi turun-temurun dari sifat-sifat yang diinginkan dan berharga, serta untuk persilangan antar garis. Pada tanaman yang melakukan penyerbukan sendiri, tidak ada akumulasi mutasi resesif yang tidak menguntungkan, karena mereka dengan cepat menjadi homozigot dan tersingkir oleh seleksi alam.

Penyeberangan antar jalur– penyerbukan silang antara garis penyerbukan sendiri yang berbeda, sebagai akibatnya, dalam beberapa kasus, hibrida interline hasil tinggi muncul. Misalnya, untuk mendapatkan hibrida interline jagung, malai dipetik dari tanaman yang dipilih dan, ketika stigma putik muncul, mereka diserbuki dengan serbuk sari dari tanaman yang sama. Untuk mencegah penyerbukan oleh serbuk sari dari tanaman lain, perbungaan ditutupi dengan isolator kertas. Ini adalah bagaimana beberapa garis murni diperoleh selama beberapa tahun, dan kemudian garis-garis murni disilangkan satu sama lain dan memilih orang-orang yang keturunannya memberikan peningkatan hasil maksimum.

Pembastaran- persilangan tanaman varietas yang berbeda di antara mereka sendiri untuk tujuan manifestasi dalam hibrida variabilitas kombinatif. Jenis persilangan ini adalah yang paling umum dalam pemuliaan dan mendasari produksi banyak varietas unggul. Ini juga digunakan untuk spesies yang menyerbuk sendiri, seperti gandum. Kepala sari dikeluarkan dari bunga tanaman dari satu varietas gandum, tanaman dari varietas lain ditempatkan di sebelahnya dalam toples air, dan kedua tanaman ditutupi dengan isolator umum. Akibatnya, dapatkan benih hibrida, menggabungkan sifat-sifat varietas yang berbeda yang diperlukan untuk pemulia.

hibridisasi jauh- persilangan tanaman jenis yang berbeda, dan terkadang melahirkan, berkontribusi pada penerimaan formulir baru. Biasanya, kawin silang terjadi dalam satu spesies. Tetapi kadang-kadang dimungkinkan untuk memperoleh hibrida dari persilangan tanaman dari spesies yang berbeda dari genus yang sama dan bahkan jenis yang berbeda. Jadi, ada hibrida gandum hitam dan gandum, gandum dan sereal liar Aegilops. Namun, hibrida jauh biasanya steril. Penyebab utama infertilitas:

- pada hibrida jauh, proses pematangan normal sel germinal biasanya tidak mungkin;
- kromosom kedua spesies tanaman induk sangat berbeda sehingga tidak dapat berkonjugasi, akibatnya tidak ada pengurangan normal dalam jumlah mereka, proses meiosis terganggu.

Gangguan ini bahkan lebih signifikan ketika spesies persilangan berbeda dalam jumlah kromosom (misalnya, jumlah kromosom diploid dalam gandum hitam adalah 14, pada gandum biasa - 42). Ada banyak tanaman budidaya yang dibuat sebagai hasil dari hibridisasi jarak jauh. Misalnya, sebagai hasil kerja bertahun-tahun Akademisi N.V. Tsitsina dan rekan-rekannya memperoleh varietas sereal yang berharga berdasarkan hibridisasi gandum dengan rumput gandum gulma abadi. Sebagai hasil dari hibridisasi gandum dengan gandum hitam (hibrida ini biasanya steril), tanaman budidaya baru diperoleh, yang disebut triticale (lat. tritikum- gandum, sekal- gandum hitam). Tanaman ini sangat menjanjikan sebagai pakan ternak dan tanaman biji-bijian, yang memberikan hasil tinggi dan tahan terhadap pengaruh lingkungan yang merugikan.

3. Fenomena kekuatan hibrida dan basis genetiknya

Bahkan di pertengahan abad XVIII. Akademisi Rusia I.Kelreuter menarik perhatian pada fakta bahwa dalam beberapa kasus, ketika melintasi tanaman, hibrida dari generasi pertama jauh lebih kuat daripada bentuk induk. Kemudian Charles Darwin menyimpulkan bahwa hibridisasi dalam banyak kasus disertai dengan perkembangan organisme hibrida yang lebih kuat. Viabilitas yang lebih tinggi, produktivitas hibrida dari generasi pertama dibandingkan dengan bentuk tetua yang disilangkan disebut heterosis. Heterosis dapat terjadi ketika persilangan breed pada hewan, varietas dan galur murni pada tumbuhan. Jadi, hibrida antarvarietas jagung Grushevskaya dan Dnepropetrovsk memberikan peningkatan hasil 8–9%, dan hibrida interline dari dua galur yang menyerbuk sendiri dari varietas yang sama memberikan peningkatan hasil 25–30%. Kasus heterosis juga dikenal dengan persilangan jauh spesies dan genera tumbuhan dan hewan.

Dengan demikian, fenomena heterosis sebagai ekspresi herediter dari efek hibridisasi telah diketahui sejak lama. Namun, penggunaannya dalam proses pemuliaan mulai relatif baru-baru ini, pada tahun 1930-an. Penemuan dan pemahaman tentang fenomena heterosis memungkinkan untuk menentukan arah baru dalam proses pemuliaan - penciptaan hibrida tanaman dan hewan yang sangat produktif.

Periode baru dalam studi fenomena heterosis dimulai pada 1920-an. abad ke-20 dari karya ahli genetika Amerika J. Shell, E. East, R. Hell, D. Jones. Sebagai hasil dari pekerjaan mereka, galur inbrida diperoleh pada jagung dengan penyerbukan sendiri, yang berbeda dari tanaman asli dalam penurunan produktivitas dan viabilitas, yaitu. depresi perkawinan sedarah yang parah. Tetapi ketika Shell melintasi garis murni, dia secara tak terduga menerima hibrida yang sangat kuat dari generasi pertama, secara signifikan melebihi semua parameter produktivitas baik garis asli maupun varietas dari mana garis-garis ini diperoleh dengan penyerbukan sendiri. Dengan karya-karya ini, meluasnya penggunaan heterosis dalam proses seleksi dimulai.

Apa yang menjelaskan fenomena heterosis, mis. kekuatan hibrida, dari sudut pandang genetik? Ahli genetika telah mengajukan beberapa hipotesis untuk menjelaskannya. Dua berikut adalah yang paling umum.

Hipotesis dominasi dikembangkan oleh ahli genetika Amerika D. Jones. Ini didasarkan pada gagasan gen dominan yang bertindak baik dalam keadaan homozigot atau heterozigot. Jika bentuk persilangan hanya memiliki dua gen dominan yang bertindak baik ( AAbbCCdd x aaBBccDD), maka hibrida memiliki empat dari mereka ( AaBbCcDd), terlepas dari apakah mereka berada dalam keadaan homozigot atau heterozigot. Ini, menurut pendukung hipotesis ini, menentukan heterosis hibrida, yaitu. kelebihannya dibandingkan bentuk aslinya.

Hipotesis Overdominance diusulkan oleh ahli genetika Amerika J. Shell dan E. East. Hal ini didasarkan pada pengakuan bahwa keadaan heterozigot untuk satu atau lebih gen memberikan keuntungan dibandingkan keadaan homozigot untuk satu atau lebih gen. Skema yang menggambarkan hipotesis kelebihan satu gen cukup sederhana. Ini menunjukkan bahwa keadaan heterozigot untuk gen ah memiliki keunggulan dalam sintesis produk yang dikendalikan gen dibandingkan homozigot untuk alel gen ini. Mulai dari generasi kedua hibrida, efek heterosis memudar, karena. beberapa gen masuk ke keadaan homozigot:

P- ah X ah;
F2- A A; 2ah; A A.

Ada sejumlah hipotesis lain tentang heterosis. Yang paling menarik dari mereka hipotesis kompleks kompensasi gen, diusulkan oleh ahli genetika domestik V.A. Strunnikov. Esensinya adalah sebagai berikut. Biarlah ada mutasi yang sangat mengurangi kelangsungan hidup dan produktivitas. Sebagai hasil seleksi, kompleks gen kompensasi terbentuk dalam homozigot, yang sebagian besar menetralkan efek berbahaya dari mutasi. Jika kemudian bentuk mutan seperti itu disilangkan dengan yang normal (tanpa mutasi) dan dengan demikian mutasi dipindahkan ke keadaan heterozigot, yaitu. menetralkan aksi mereka dengan alel normal, maka kompleks kompensasi yang telah berkembang sehubungan dengan mutasi akan memberikan heterosis.

Jadi, terlepas dari kenyataan bahwa dasar genetik heterosis belum sepenuhnya dijelaskan, satu hal yang pasti: peran positif dalam hibrida dimainkan oleh heterozigositas tinggi, yang mengarah pada manifestasi peningkatan aktivitas fisiologis.

4. Mengatasi infertilitas tanaman hibrida interspesifik

Hibridisasi jarak jauh tidak banyak digunakan dalam pemuliaan karena sterilitas hibrida yang dihasilkan. Salah satu pencapaian luar biasa dari genetika dan pemuliaan modern adalah pengembangan metode untuk mengatasi infertilitas hibrida interspesifik, yang dalam beberapa kasus menghasilkan hibrida yang berkembang biak secara normal. Ini pertama kali dicapai pada tahun 1922–1924. Ahli genetika Rusia, mahasiswa N.I. Vavilov, Georgy Dmitrievich Karpechenko (1899–1942) saat melintasi lobak dan kol. Kedua spesies ini memiliki (dalam set diploid) masing-masing 18 kromosom. Dengan demikian, gamet mereka masing-masing membawa 9 kromosom (set haploid). Hibrida memiliki 18 kromosom, tetapi benar-benar steril, karena. Kromosom "langka" dan "kubis" pada meiosis tidak berkonjugasi satu sama lain.

Hibrida kubis-langka (rafanobrassika)

G.D. Karpechenko dengan aksi colchicine menggandakan jumlah kromosom hibrida. Hasilnya, ada 36 kromosom dalam organisme hibrida, yang terdiri dari dua set diploid lengkap lobak dan kubis. Ini menciptakan peluang normal untuk meiosis sebagai setiap kromosom memiliki pasangan. Kromosom "Kubis" dikonjugasikan dengan "kubis", dan "langka" - dengan "langka". Setiap gamet membawa satu set haploid lobak dan kubis (9 + 9 = 18). Spesies yang telah menggabungkan genom yang berbeda dalam satu organisme, dan kemudian bertambah banyak, disebut alopoliploid. Zigot kembali memiliki 36 kromosom.

Dengan demikian, hibrida kubis-langka yang dihasilkan, yang disebut rafanobrassica, menjadi produktif. Hibrida tidak terpecah menjadi bentuk induk, karena kromosom lobak dan kubis selalu berakhir bersama. Tanaman buatan ini tidak tampak seperti lobak atau kubis. Polong terdiri dari dua bagian, salah satunya menyerupai polong kubis, yang lain lobak. Hibridisasi jarak jauh dikombinasikan dengan penggandaan jumlah kromosom (poliploidi) menyebabkan pemulihan kesuburan.

G.D. Karpechenko adalah orang pertama yang dengan jelas menunjukkan hubungan antara hibridisasi jauh dan poliploidi dalam memperoleh bentuk subur. Ini sangat penting untuk evolusi dan seleksi.

5. Penggunaan mutasi somatik dalam pemuliaan tanaman

Penggunaan mutasi somatik dapat diterapkan pada pemilihan tanaman yang diperbanyak secara vegetatif. Melalui perbanyakan vegetatif adalah mungkin untuk melestarikan mutasi somatik yang menguntungkan, atau untuk melestarikan dan menyebarkan bentuk heterozigot yang memiliki sifat-sifat yang berguna secara ekonomi. Misalnya, hanya dengan bantuan perbanyakan vegetatif, sifat-sifat banyak varietas tanaman buah dan beri dipertahankan. Selama reproduksi seksual, sifat-sifat varietas yang terdiri dari individu heterozigot tidak dipertahankan, dan terjadi pembelahan.

6. Seleksi buatan dalam pemuliaan tanaman

Seperti yang telah kami katakan, hibridisasi efektif dalam seleksi hanya dalam kombinasi dengan seleksi. Dalam pemuliaan tanaman, baik seleksi massal maupun individu digunakan.

Selama seleksi massal jumlah yang besar individu memilih sekelompok tanaman dengan fenotipe terbaik, yang genotipenya tidak diketahui. Seleksi massal dilakukan di antara tanaman yang diserbuki silang. Budidaya bersama tanaman yang dipilih mempromosikan persilangan bebas mereka, yang mengarah pada heterozigositas individu. Seleksi massal dilakukan secara berulang-ulang pada sejumlah generasi berikutnya. Itu terpaksa dalam kasus ketika diperlukan untuk meningkatkan satu atau beberapa varietas lain secara relatif cepat. Tetapi adanya variabilitas modifikasi mengurangi nilai varietas yang dibiakkan melalui seleksi massal.

Seleksi individu dalam pemuliaan tanaman digunakan sebagai cara konservasi untuk reproduksi. tanaman terbaik. Mereka tumbuh dalam isolasi satu sama lain untuk mengidentifikasi sifat-sifat berharga pada keturunannya melalui perbandingan dengan bentuk aslinya dan di antara mereka sendiri. Seperti yang sudah kita ketahui, tanaman yang paling sering melakukan penyerbukan sendiri adalah objek seleksi individu, dan hasilnya adalah garis murni.

7. Peran seleksi alam dalam pemuliaan tanaman

Seleksi alam memainkan peran yang menentukan dalam pemuliaan. Berbagai macam faktor lingkungan bekerja pada tanaman apa pun sepanjang hidupnya, dan itu harus tahan terhadap hama dan penyakit, disesuaikan dengan suhu dan rezim air tertentu. Oleh karena itu, karena seleksi alam, individu membentuk adaptasi terhadap lingkungan. Tidak mungkin ada tanaman budidaya yang sama produktifnya di lokasi manapun. Varietas diklasifikasikan di bawah pengaruh seleksi alam.

8. Mutagenesis terinduksi, poliploidi dan penggunaannya dalam pemuliaan tanaman

Mutagenesis terinduksi didasarkan pada dampak berbagai radiasi dan mutagen kimia pada tubuh untuk mendapatkan mutasi. Mutagen memungkinkan Anda untuk mendapatkan berbagai macam mutasi yang berbeda. Dari 1.000 mutasi yang diperoleh secara artifisial, 1-2 ribu ternyata bermanfaat. Tetapi dalam kasus ini, seleksi individu yang ketat dari bentuk mutan diperlukan dan pekerjaan selanjutnya dengan mereka.

Metode mutagenesis berhasil digunakan dalam pemuliaan tanaman. Sekarang lebih dari 1.000 varietas telah dibuat di dunia, memimpin silsilah dari tanaman mutan individu yang diperoleh sebagai hasil dari mutagenesis buatan. Varietas yang dikenal gandum musim semi Novosibirskaya 67 diperoleh di Institut Sitologi dan Genetika Cabang Siberia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia setelah perawatan benih dari bahan awal varietas Novosibirskaya 7 sinar X. Varietas ini memiliki jerami yang pendek dan kuat, yang mencegah tanaman rebah selama masa panen.

Dalam pemuliaan tanaman, metode memperoleh bentuk poliploid juga banyak digunakan. Poliploidi adalah jenis mutasi genom dan terdiri dari beberapa peningkatan jumlah kromosom dibandingkan dengan yang haploid. Bentuk poliploid dapat diperoleh dengan memperlakukan benih dengan colchicine selama perkecambahannya.

Peningkatan berganda dalam jumlah kromosom disertai dengan peningkatan massa biji dan buah, yang mengarah pada peningkatan hasil tanaman pertanian. Akademisi P.M. Zhukovsky: "Umat manusia memberi makan dan pakaian terutama pada produk poliploidi." Di Rusia, poliploid yang diperoleh secara eksperimental varietas kentang, gandum, bit gula, soba dan tanaman budidaya lainnya.

AKU AKU AKU. Konsolidasi pengetahuan

Menggeneralisasi percakapan selama mempelajari materi baru.

IV. Pekerjaan rumah

Pelajari paragraf buku teks (fitur biologi tanaman diperhitungkan dalam pemuliaan, metode utama pemuliaan tanaman dan karakteristiknya).

Bersambung

seleksi buatan. Untuk memperkuat prinsip sejarah perkembangan satwa liar, Darwin mempelajari secara mendalam praktik pertanian dan peternakan yang telah berlangsung selama berabad-abad dan sampai pada kesimpulan bahwa keragaman jenis hewan peliharaan dan varietas tanaman budidaya adalah hasil dari variabilitas, hereditas, dan buatan. pilihan.

Seleksi buatan dilakukan oleh manusia dan dapat berlipat ganda: sadar (metodis) - sesuai dengan tujuan yang ditetapkan oleh pemulia untuk dirinya sendiri, dan tidak sadar, ketika seseorang tidak menetapkan dirinya sendiri. Tujuan membiakkan suatu breed atau varietas dengan sifat yang telah ditentukan sebelumnya. , tetapi hanya menghilangkan individu yang kurang berharga dan meninggalkan yang terbaik untuk suku tersebut. Seleksi tidak sadar telah dilakukan oleh manusia selama ribuan tahun: bahkan orang biadab, selama kelaparan, meninggalkan hewan yang lebih berguna bagi suku, dan membunuh yang kurang berharga. Dalam periode yang tidak menguntungkan, manusia primitif pertama-tama menggunakan buah mentah atau biji yang lebih kecil, dan dalam hal ini ia juga membuat seleksi, tetapi secara tidak sadar. Dalam semua kasus seleksi tersebut, bentuk hewan yang paling produktif dan banyak lagi varietas produktif tanaman, meskipun manusia di sini bertindak sebagai faktor seleksi buta, yang dapat berupa faktor lingkungan lainnya. .satu

Banyak bentuk berharga telah dikembangbiakkan oleh praktik seleksi buatan selama berabad-abad. Secara khusus, pada pertengahan abad XIX. lebih dari 300 varietas gandum terdaftar dalam praktik pertanian, di padang pasir Afrika Utara 38 varietas kurma dibudidayakan, di Polinesia - 24 bentuk sukun dan jumlah varietas pisang yang sama, di Cina - 63 varietas bambu. Ada sekitar 1000 varietas anggur, lebih dari 300 gooseberry, sekitar 400 breed sapi, 250 breed domba, 350 breed anjing, 150 breed merpati, banyak keturunan yang berharga kelinci, ayam, bebek, dll. Pendukung keteguhan spesies percaya bahwa setiap varietas atau jenis tersebut berasal dari nenek moyang langsungnya. Namun, Darwin membuktikan bahwa sumber keanekaragaman jenis hewan dan varietas tanaman budidaya adalah satu atau sejumlah kecil nenek moyang liar, yang keturunannya diubah oleh manusia ke arah yang berbeda sesuai dengan tujuan, selera, dan minat ekonominya. Dalam hal ini, pemulia menggunakan variabilitas herediter yang melekat pada bentuk yang dipilih.

Darwin membedakan antara variabilitas pasti (sekarang disebut modifikasi) dan tak tentu. Dengan variabilitas tertentu, atau kelompok, semua atau hampir semua keturunan individu yang terpapar kondisi yang sama berubah dalam satu arah; misalnya, ketika ada kekurangan makanan, hewan kehilangan berat badan; di iklim dingin, mamalia memiliki rambut yang lebih tebal 1 ton satu orta, satu jenis, satu spesies. Saat ini, bentuk variabilitas ini disebut genotipe. Variabilitas ditransmisikan ke keturunan tidak hanya selama reproduksi seksual, tetapi juga selama reproduksi vegetatif: seringkali tanaman menumbuhkan tunas dengan sifat baru atau mengembangkan tunas, dari mana buah-buahan dengan kualitas baru (anggur, gooseberry) terbentuk - hasil mutasi pada sel somatik ginjal.

Dalam fenomena variabilitas, Darwin menemukan sejumlah keteraturan penting, yaitu: ketika satu organ atau fitur berubah, yang lain bisa berubah. Misalnya, jambul berkembang di tempat perlekatan otot yang dilatih ke tulang, pada burung air leher memanjang bersamaan dengan pemanjangan anggota badan, ketebalan rambut pada domba berubah sesuai dengan peningkatan ketebalan tulang. kulit. Variabilitas seperti itu disebut korelatif atau korelatif. Atas dasar variabilitas korelatif, pemulia dapat memprediksi penyimpangan tertentu dari bentuk aslinya dan memilih arah yang diinginkan.

Seleksi alam tidak seperti buatan, itu dilakukan di alam itu sendiri dan terdiri dari seleksi dalam spesies individu yang paling beradaptasi dengan kondisi lingkungan tertentu. Darwin menemukan kesamaan tertentu dalam mekanisme seleksi buatan dan alam: dalam bentuk pertama seleksi, kehendak sadar atau tidak sadar seseorang diwujudkan dalam hasil, yang kedua, hukum alam mendominasi. Dalam kedua kasus, bentuk-bentuk baru diciptakan, namun, dengan seleksi buatan, terlepas dari kenyataan bahwa variabilitas mempengaruhi semua organ dan sifat hewan dan tumbuhan, keturunan hewan dan varietas tumbuhan yang dihasilkan mempertahankan fitur yang berguna bagi manusia, tetapi tidak untuk organisme. diri. Sebaliknya, seleksi alam mempertahankan individu-individu di mana perubahan-perubahan itu bermanfaat bagi keberadaan mereka sendiri dalam kondisi-kondisi tertentu.

Di alam, variabilitas pasti dan tidak terbatas terus diamati. Intensitasnya kurang menonjol di sini daripada dalam bentuk domestik, karena perubahan lingkungan alami terjadi secara diam-diam dan sangat lambat. Munculnya heterogenitas kualitatif individu dalam spesies, seolah-olah, membawa banyak "kandidat" ke arena evolusi, meninggalkan seleksi alam untuk menolak mereka yang kurang beradaptasi untuk bertahan hidup. Proses "pemusnahan" alam, menurut Darwin, dilakukan atas dasar variabilitas, perebutan eksistensi dan seleksi alam. Bahan untuk seleksi alam disediakan oleh variabilitas organisme yang tidak dapat ditentukan (genotip). Karena alasan inilah keturunan dari setiap pasangan organisme liar (dan juga domestik) ternyata heterogen. Jika perubahan itu bermanfaat, itu meningkatkan kemungkinan bertahan hidup dan prokreasi. Setiap perubahan yang berbahaya bagi organisme pasti akan menyebabkan kehancurannya atau ketidakmampuan untuk meninggalkan keturunan. Kelangsungan hidup atau kematian seorang individu adalah hasil akhir dari "perjuangan untuk eksistensi", yang dipahami Darwin tidak secara langsung, tetapi dalam arti kiasan. Dia membedakan tiga bentuk perjuangan untuk eksistensi:

A) intraspesifik - yang paling ganas, karena individu dari spesies yang sama membutuhkan sumber makanan yang sama, yang juga terbatas, dalam kondisi reproduksi yang sama, tempat berlindung yang sama;

C) perjuangan organisme hidup dengan faktor-faktor alam mati - kondisi lingkungan selama kekeringan, banjir, salju awal, hujan es, banyak hewan kecil, burung, cacing, serangga, rumput mati.

Sebagai hasil dari semua hubungan yang kompleks ini, banyak organisme mati atau, karena melemah, tidak meninggalkan keturunan. Individu dengan setidaknya perubahan menguntungkan minimal bertahan hidup. Sifat dan sifat adaptif tidak segera muncul, mereka terakumulasi oleh seleksi alam dari generasi ke generasi, yang mengarah pada fakta bahwa keturunannya berbeda dari nenek moyang mereka pada spesies dan tingkat sistematis yang lebih tinggi.

Perjuangan untuk eksistensi tak terelakkan sehubungan dengan reproduksi intensif yang ada di alam. Pola ini tidak mengenal pengecualian. Selalu ada lebih banyak organisme yang lahir daripada yang mampu bertahan hidup hingga dewasa dan meninggalkan keturunan. Perhitungan menunjukkan: jika semua tikus yang lahir selamat, maka dalam tujuh tahun keturunan dari satu pasangan akan menempati seluruh tanah dunia. Seekor ikan cod betina bertelur hingga 10 juta telur sekaligus, satu tanaman kantong gembala menghasilkan 73 ribu biji, henbane - 446.500, dll. Namun, " deret geometri reproduksi" tidak pernah dilakukan, karena antara organisme ada perebutan ruang, makanan, perlindungan dari musuh, persaingan dalam memilih pasangan seksual, perjuangan untuk bertahan hidup dengan fluktuasi suhu, kelembaban, pencahayaan, dll. Dalam "pertarungan" ini. kebanyakan dari mereka yang lahir mati , tanpa meninggalkan keturunan, dan karena itu di alam jumlah individu dari setiap spesies, rata-rata, tetap konstan.

Tabel Bentuk seleksi (T.L. Bogdanova. Biologi. Tugas dan latihan. Panduan untuk pelamar ke universitas. M., 1991)

Indikator	seleksi buatan	Seleksi alam
Bahan awal untuk seleksi		Tanda-tanda individu dari tubuh
Memilih faktor		Kondisi lingkungan (alam hidup dan mati)
Ubah jalur:
baik	Terpilih, jadilah produktif	Tetap, menumpuk, diwariskan
tidak menguntungkan	Dipilih, dibuang, dihancurkan	Hancur dalam perjuangan untuk eksistensi
Sifat tindakan	Kreatif - akumulasi tanda yang diarahkan untuk kepentingan seseorang	Kreatif - pemilihan sifat adaptif untuk kepentingan individu, populasi, spesies, yang mengarah pada munculnya bentuk-bentuk baru
Hasil seleksi	Varietas tanaman baru, jenis hewan, strain mikroorganisme	Spesies baru
Formulir Seleksi	Massa; individu; tidak sadar (spontan); metodis (sadar)	Mengemudi, mendukung penyimpangan dalam perubahan kondisi lingkungan; menstabilkan, mempertahankan keteguhan laju reaksi rata-rata di bawah kondisi lingkungan yang konstan

Doktrin seleksi buatan dipertimbangkan. Kami akan menganalisis karakteristik utama, jenis, dan fitur konsep ini di artikel kami.

Kekuatan Penggerak Evolusi

Berdasarkan teori evolusi, pemandangan modern muncul sebagai akibat dari serangkaian perubahan adaptif pada hewan liar. Di bawah pengaruh proses apa ini terjadi? Ini termasuk variabilitas herediter dan perjuangan untuk eksistensi, yang konsekuensinya adalah seleksi alam. Inti dari yang terakhir terletak pada kelangsungan hidup spesies yang paling cocok. Itu terjadi di alam bahkan sekarang.

Karakteristik seleksi buatan

Manusia telah lama belajar menggunakan seleksi untuk mendapatkan spesies dengan sifat-sifat yang berguna. Untuk melakukan ini, ia menyelamatkan keturunan dari individu yang paling produktif. Jenis seleksi ini disebut buatan. Tujuannya adalah untuk membawa yang berharga hubungan ekonomi tanaman dan strain mikroorganisme.

Pembentukan mereka dimulai dengan domestikasi dan budidaya spesies liar. Misalnya, semua ras anjing modern memiliki satu nenek moyang, yaitu serigala. Awalnya, ciri utama seleksi buatan adalah alam bawah sadarnya. Artinya, seseorang melakukannya tanpa tujuan tertentu. Dia meninggalkan individu hewan terbesar untuk reproduksi, dan benih terbaik untuk disemai tahun depan. Spesimen yang kurang berharga digunakan untuk makanan. Hasil dari proses seperti itu hanya akan terlihat setelah waktu yang lama.

Bagaimana cara mencapai munculnya sifat-sifat baru pada tumbuhan dan hewan yang melakukan penyerbukan sendiri yang mampu melakukan pembuahan sendiri? Dalam hal ini, pemulia menggunakan mutasi - perubahan mendadak mendadak pada genotipe yang terjadi sebagai akibat dari tindakan faktor-faktor tertentu. Mereka disebut mutagen. Ini telah dibuktikan secara eksperimental. Jika penyerbukan sendiri tanaman dengan biji terbesar dilakukan, maka tanda-tanda yang berguna tidak muncul bahkan setelah enam generasi.

Seleksi sadar lebih efektif. Ini juga disebut metodis. Pada saat yang sama, seseorang secara sadar menyimpulkan tampilan buatan dengan sifat-sifat tertentu. Seleksi tersebut dilakukan dalam beberapa generasi sampai hasil yang diinginkan tercapai.

Karakteristik komparatif seleksi buatan dan alam

Kedua jenis seleksi memiliki sejumlah fitur serupa. Dasar mereka adalah variabilitas herediter - sifat organisme untuk menular tanda-tanda tertentu dan karakteristik perkembangan keturunan. Dalam kedua kasus, properti yang meningkatkan kelangsungan hidup individu sangat berharga. Dalam seleksi alam, spesies yang tidak memiliki perubahan yang menguntungkan mati sebagai akibat dari perjuangan untuk eksistensi. Dan dengan artifisial mereka ditolak atau dihancurkan.

Ciri utama seleksi buatan adalah partisipasi langsung manusia dan tingginya tingkat perolehan hasil. Perubahan yang diperlukan dapat dicapai dalam jangka waktu 10 hingga 20 tahun. Di alam, proses ini memakan waktu ratusan bahkan jutaan tahun.

Seleksi massal

Ada dua bentuk seleksi buatan. Salah satunya masif. Pada kasus ini fitur yang bermanfaat bahan sumber ditentukan hanya atas dasar sifat fenotipik. Dengan demikian, seseorang secara visual menentukan spesies mana yang akan digunakan untuk reproduksi dan budidaya lebih lanjut.

Seleksi buatan semacam itu adalah contoh penggunaan metode sederhana dalam pemilihan. Ini cukup sering digunakan, tetapi memiliki sejumlah kelemahan. Terlepas dari kesamaan eksternal, individu dapat secara genetik heterogen: heterozigot atau homozigot untuk alel dominan. Dalam hal ini, efisiensi pemilihan berkurang secara signifikan. Hasil yang diharapkan hanya akan muncul dalam kasus persilangan heterozigot. Tetapi pada generasi berikutnya, manifestasi sifat-sifat yang menguntungkan akan berkurang, karena jumlah organisme homozigot akan meningkat.

Seleksi individu

Bentuk ini memiliki sejumlah keunggulan. Seleksi buatan individu, contoh yang kami pertimbangkan, dilakukan dengan mempertimbangkan genotipe bahan sumber. Untuk ini, metode analisis persilangan digunakan, serta studi silsilah.

Setelah memilih pasangan orang tua, sistem persilangan - hibridisasi digunakan. Hal ini dapat dilakukan dalam jenis yang sama atau berbeda. Bagaimanapun, peternak menghadapi sejumlah kesulitan. Jadi, setelah serangkaian persilangan terkait, homozigositas keturunannya meningkat. Konsekuensi dari ini adalah degenerasi, melemahnya dan kematian garis. Tetapi metode ini sangat ideal untuk mendapatkan garis yang bersih.

Dengan persilangan yang tidak terkait, awalnya heterozigositas meningkat. Ini mengarah pada munculnya kekuatan hibrida pada keturunan generasi pertama. Fenomena ini disebut heterosis. Hibrida sekaligus memiliki viabilitas yang lebih besar dibandingkan dengan induknya. Namun pada generasi berikutnya, efek ini melemah.

Jadi, karakteristik utama seleksi buatan meliputi aktivitas manusia yang terarah, kecepatan memperoleh hasil, dan mempertimbangkan karakteristik genotipe bahan seleksi.

KERJA PRAKTIS 4

Subjek:Perbandingan seleksi alam dan buatan.

Target:Memberikan gambaran perbandingan seleksi alam dan buatan, menemukan persamaan dan perbedaan, mengetahui peran seleksi alam dan buatan.

Peralatan:tab. seleksi alam, seleksi buatan.

Proses kerja

1. Seleksi alam adalah kelangsungan hidup dan reproduksi organisme dari spesies tertentu yang paling beradaptasi dengan kondisi lingkungan. Seleksi buatan adalah pemuliaan varietas baru organisme dari spesies tertentu oleh manusia.

№ p/n	Properti	Jenis pilihan
		Alami	Palsu
	Sumber perubahan evolusioner	Variabilitas herediter, perjuangan untuk eksistensi	variabilitas herediter
	Menyebabkan	Pengaruh faktor lingkungan dan ukuran populasi	Faktor manusia
	Penggerak	Evolusi	Pilihan
	Formulir apa yang disimpan?	Bentuk dengan tanda-tanda vital yang disesuaikan dengan lingkungan	Formulir dengan fitur yang berguna bagi manusia. Tanda-tanda ini bisa berbahaya bagi tubuh
	Bentuk apa yang dihilangkan?	Bentuk yang tidak layak atau tidak beradaptasi dengan kondisi lingkungan	Formulir dengan fitur yang diperlukan untuk seseorang
	Konsekuensi seleksi	Pembentukan spesies baru: a) menstabilkan b) mengemudi c) meledak	Pemuliaan breed dan varietas baru: a) sadar b) tidak sadar
	Jenis pilihan

Kesimpulan:Kesamaan: dasar atau sumber perubahan evolusioner dalam seleksi buatan dan alam adalah variabilitas herediter. Sebagai hasil dari seleksi alam dan buatan, bentuk-bentuk organik baru terbentuk.

Ciri-ciri perbedaan: Dasar seleksi alam adalah variabilitas herediter dan perjuangan untuk eksistensi. Ini adalah kekuatan pendorong utama evolusi. Itu selalu bertindak untuk kepentingan organisme, populasi dan spesies secara keseluruhan, karena berkontribusi pada kelangsungan hidup organisme terkuat.

Dari berbagai perubahan turun-temurun, hanya yang memenuhi syarat-syarat keberadaan yang tetap ada. Perubahan tersebut pada akhirnya menyebabkan munculnya jenis organisme baru.

Inilah peran kreatif dari seleksi alam.

Ada jenis seleksi alam: menstabilkan, mengemudi dan rozryvayuchy (mengganggu): a) Menstabilkan seleksi - direduksi menjadi eliminasi individu dengan penyimpangan besar sifat dari stabil (rata-rata). Ini mempertahankan keteguhan fenotipe dalam kondisi stabil; b) Mengemudi - bertindak jika terjadi perubahan kondisi keberadaan dan direduksi menjadi eliminasi individu dengan sifat stabil. Ada pergeseran norma reaksi ke arah tertentu; c) Mengganggu - beroperasi dalam kondisi tidak stabil dan direduksi menjadi eliminasi individu dengan karakteristik sedang, menengah, dan pelestarian tipe ekstrem. Menyebabkan polimorfisme dalam populasi.

Seleksi buatan dilakukan oleh seseorang yang memilih dan menyimpan dalam organisme hidup hanya sifat-sifat yang berguna untuk dirinya sendiri. Peran kreatif seleksi buatan adalah pemuliaan yang baru. varietas tanaman, jenis hewan dan strain mikroorganisme. Seleksi buatan dapat disadari dan tidak disadari: a). Tidak sadar - ketika seseorang secara tidak sadar memilih untuk