Dirbtinės ir natūralios atrankos lyginamoji charakteristika. Natūralios ir dirbtinės atrankos lyginamoji charakteristika

Gyvena gamtinės sąlygos, yra individualus kintamumas, kuris gali pasireikšti trimis formomis – naudinga, neutrali ir žalinga. Paprastai žalingo kintamumo organizmai žūva įvairiais individo vystymosi tarpsniais. Neutralus organizmų kintamumas neturi įtakos jų gyvybingumui. Asmenys, turintys naudingą kintamumą, išgyvena dėl pranašumo tarprūšyje, tarprūšyje arba prieš nepalankiomis sąlygomis aplinką.

vairavimo pasirinkimas

Keičiantis aplinkos sąlygoms, išgyvena tie rūšies individai, kuriuose pasireiškė paveldimas kintamumas ir dėl to susiformavo naujas sąlygas atitinkantys ženklai ir savybės, o tie individai, kurie tokio kintamumo neturėjo, miršta. Savo kelionės metu Darvinas atrado, kad vandenyno salose, kuriose vyrauja stiprūs vėjai, yra mažai ilgasparnių vabzdžių ir daug vabzdžių su rudimentiniais sparnais ir besparnių vabzdžių. Kaip aiškina Darvinas, normalius sparnus turintys vabzdžiai šiose salose neatlaikė stipraus vėjo ir mirė. O vabzdžiai su rudimentiniais sparnais ir besparniai visai nepakilo į orą ir pasislėpė plyšiuose, ten rasdami prieglobstį. Dėl šio proceso, kurį lydėjo paveldimas kintamumas ir natūrali atranka ir kuris tęsėsi daugelį tūkstančių metų, šiose salose sumažėjo ilgasparnių vabzdžių skaičius ir atsirado individų su rudimentiniais sparnais bei besparnių vabzdžių. Natūrali atranka, užtikrinanti naujų organizmų savybių ir savybių atsiradimą ir vystymąsi, vadinama motyvų pasirinkimas.

Trikdanti atranka

Trikdanti atranka- tai natūralios atrankos forma, dėl kurios susidaro daugybė polimorfinių formų, kurios skiriasi viena nuo kitos toje pačioje populiacijoje.

Rodikliai	Natūrali atranka	dirbtinė atranka
Pradinė atrankos medžiaga		Individualūs kūno požymiai
Pasirinkimo veiksnys		Aplinkos sąlygos
Palankių pokyčių kelias	Pasirinktas, tapk produktyvus	Išlikti, kaupti, būti paveldėtas
Nepalankių pokyčių kelias	Išrinktas, išmestas, sunaikintas	Sunaikintas kovoje už būvį
Veiksmo pobūdis	Kūrybinis – nukreiptas ženklų kaupimas žmogaus labui	Kūrybinis - prisitaikančių savybių parinkimas individo, populiacijos, rūšies naudai, lemiantis naujų formų atsiradimą
Atrankos rezultatas	Nauja augalų veislių, gyvūnų veislės, mikroorganizmų padermės	Naujos rūšys
Atrankos formos	Masinis, individualus, nesąmoningas, metodiškas	Motyvas, stabilizuojantis, destabilizuojantis, trikdantis, seksualinis

5–6 pamoka. augalų veisimas

Įranga: bendrosios biologijos lentelės, iliustruojančios veislių ir veislių įvairovę, pagrindinius augalininkystės metodus ir pasiekimus.

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

I. Žinių testas

A. Žinių patikrinimas žodžiu

1. Ch.Darwin apie veislių ir veislių įvairovės priežastis.
2. Dirbtinės atrankos formos ir jų charakteristikos.
3. Dirbtinės atrankos kūrybinis vaidmuo.

B. Kortelių darbas

№1. Kodėl veislę ar veislę galima laikyti žmogaus sukurta populiacija, t.y. žmonių valia ir pastangomis sukurta populiacija?

№2. Parodykite selekcijos įtakos veislės ir veislės formavimosi krypčiai pavyzdžius.

№3. Kodėl kryžmadulkėms augalams taikoma masinė atranka? Ar masinės atrankos metu gaunama genetiškai vienalytė medžiaga? Kodėl masinei atrankai būtina pakartotinė atranka?

II. Naujos medžiagos mokymasis

1. Augalų biologijos ypatumai, į kuriuos atsižvelgiama veisiant

Renkantis reikia atsižvelgti šias funkcijas augalų biologija:

– didelis vaisingumas ir daug palikuonių;
– savidulkių rūšių buvimas;
- gebėjimas daugintis vegetatyviniais organais;
– galimybė dirbtinai gaminti mutantines formas.

Šios augalų savybės lemia veisimo būdų pasirinkimą.

2. Kryžminimas kaip dirbtinės atrankos medžiagos įvairovės didinimo būdas

Pagrindiniai augalų veisimo būdai yra hibridizacija ir selekcija. Paprastai šie metodai naudojami kartu. Hibridizacija padidina medžiagos, su kuria selekcininkas dirba, įvairovę. Bet savaime dažniausiai ji negali lemti kryptingo organizmų savybių pasikeitimo, t.y. kryžiai be dirbtinės atrankos yra neveiksmingi. Prieš kryžminimą atliekama kruopšti tėvų porų atranka. Už sėkmingą pradinės medžiagos paiešką, parinkimą ir naudojimą didelę reikšmę turi N.I mokymus. Vavilovas apie kilmės centrus auginami augalai, jo homologinės serijos paveldimo kintamumo dėsnis, ekologiniai ir geografiniai augalų taksonomijos principai, taip pat sukurtas N.I. Vavilovo, jo pasekėjų ir mokinių žemės ūkio augalų kolekcija.

Galima atlikti hibridizaciją skirtingos schemos. Yra paprasti kryžiai (suporuoti) ir sudėtingi kryžiai (žingsnis, grįžimas arba atgalinis kryžius).

Paprasta , arba dvejetai , vadinamas kryžminimu tarp dviejų tėvų formų, pagamintų vieną kartą. Jų įvairovė yra vadinamoji abipusis(abipusis) krosoveriai. Prisiminkite, kad jų esmė slypi tame, kad atliekami du kryžminimo būdai, o pirmojo kryžminimo tėviška forma naudojama antrajame kaip motininė, o motinos forma - atitinkamai kaip tėvo. Tokie kryžminimo būdai naudojami dviem atvejais: kai vertingiausias požymis išsivysto dėl citoplazminio paveldimumo (pavyzdžiui, kai kurių veislių žieminių kviečių atsparumas šalčiui) arba kai hibridų sėklos dėjimas priklauso nuo to, ar viena ar kita veislė paimama motinos ar tėvo forma. Abipusiai kryžminimai rodo, kad kartais motininės veislės citoplazmos įtaka yra labai reikšminga.
Taigi, Aliejinių augalų sėklų tyrimų institute. V.S. Pustovoita (Krasnodaras), dėl abipusio saulėgrąžų veislių 3519 ir 6540 kryžminimo buvo gauti tarpveislių hibridai, kurie labai (2,5 karto) skyrėsi šluotelės pažeidimo laipsniu, priklausomai nuo to, kuri veislė buvo paimta motinine veisle, ir kuri – kaip tėviška forma. Natūralu, kad į veisimo procesą buvo įtraukti hibridai, pasižymintys didesniu atsparumu šluotėms.

kompleksas vadinami kryžminimo būdais, kai naudojamos daugiau nei dvi tėvų formos arba hibridiniai palikuonys pakartotinai kryžminami su vienu iš tėvų. Skiriami laiptuoti ir užpakaliniai sudėtiniai kryžiai.
Sudėtinga žingsninė hibridizacija- Tai yra nuoseklaus gautų hibridų su naujomis formomis kryžminimo sistema, taip pat hibridai tarpusavyje. Tokiu būdu galite rinkti vieną veislę geriausios savybės daug originalių formų. Šį metodą pirmasis sukūrė ir sėkmingai pritaikė garsus sovietų selekcininkas A.P. Shekhurdin kurdamas minkštųjų vasarinių kviečių veisles Lutescens 53/12, Albidum 43, Albidum 24, Steklovidnaya, Saratovskaya 210, Saratovskaya 29 ir kt., Taip pat daugybę kietųjų vasarinių kviečių veislių.
At atgaliniai kryžiai susidarę hibridai kryžminami su motinine forma, kurios požymį norima sustiprinti. Jei tokie kirtimai kartojasi daug kartų, jie vadinami prisotinantis, arba absorbcija(atgaliniai kryžiai). Tokiu atveju hibridas prisotinamas vieno iš tėvų genetine medžiaga, o kito tėvo genetinė medžiaga išstumiama (absorbuojama), o vienas ar daugiau genų, atsakingų už kokią nors vertingą savybę, lieka hibrido genome, pvz. , atsparumas sausrai arba atsparumas vienai iš ligų. Paprastai tokių savybių donorai yra vietinės laukinės auginimo formos, kurios dažniausiai yra neproduktyvios, todėl selekcininkams tenka griebtis atgalinio kryžminimo.

Augalininkystėje naudojami šie kryžminimo tipai.

Inbredingas, arba gimininga giminystė, naudojami kaip vienas iš produktyvumo didinimo etapų. Tam atliekamas kryžmadulkių augalų savidulkė, dėl kurios padidėja homozigotiškumas. Po 3-4 kartų atsiranda vadinamosios grynosios linijos – genetiškai vienarūšiai palikuonys, gauti individualios atrankos būdu iš vieno individo ar individų poros kartų eilėje. Daugelis nenormalių bruožų yra recesyvūs. Grynose linijose jie pasirodo fenotipiškai. Tai sukelia neigiamą poveikį, organizmų gyvybingumo sumažėjimą, vadinamą giminingoji depresija. Tačiau, nepaisant neigiamo savidulkos poveikio kryžmadulkiuose augaluose, jis dažnai ir sėkmingai naudojamas veisimui grynoms linijoms gauti. Jie reikalingi paveldėti norimų, vertingų savybių fiksavimui, taip pat tarplinijiniam kirtimui. Savidulkiuose augaluose nepalankių recesyvinių mutacijų nesikaupia, nes jie greitai tampa homozigotiniai ir pašalinami natūralios atrankos būdu.

Interline kirtimas– kryžminis apdulkinimas tarp skirtingų savidulkių linijų, dėl to kai kuriais atvejais atsiranda derlingi tarpueilių hibridai. Pavyzdžiui, norint gauti tarplininius kukurūzų hibridus, nuo atrinktų augalų nuskinamos snapeliai ir, atsiradus piestelių stigmoms, apdulkinamos to paties augalo žiedadulkėmis. Kad neapdulkintų kitų augalų žiedadulkės, žiedynai padengiami popieriniais izoliatoriais. Taip per eilę metų išgaunamos kelios grynos linijos, o vėliau grynosios linijos tarpusavyje kryžminamas ir atrenkamos tos, kurių palikuonys duoda didžiausią derliaus prieaugį.

Kryžminimas- augalų kirtimas skirtingų veislių tarpusavyje tam, kad pasireikštų kombinacinio kintamumo hibriduose. Šis kryžminimo būdas yra labiausiai paplitęs veisiant ir yra daugelio produkcijos pagrindas derlingos veislės. Jis taip pat naudojamas savidulkėms rūšims, pavyzdžiui, kviečiams. Nuo vienos veislės kviečių augalo žiedų nuimami dulkiniai, šalia į indelį vandens dedamas kitos veislės augalas, abu augalai uždengiami bendru izoliatoriumi. Dėl to gaukite hibridinės sėklos, derinant skirtingų veislių savybes, reikalingas selekcininkui.

tolimoji hibridizacija- augalų kirtimas skirtingi tipai, o kartais ir gimdymas, prisidedantis prie naujų formų gavimo. Paprastai kryžminimasis vyksta rūšies viduje. Tačiau kartais hibridus galima gauti kryžminant skirtingų tos pačios genties rūšių augalus ir netgi Skirtingos rūšys. Taigi, yra rugių ir kviečių, kviečių ir laukinių javų Aegilops hibridai. Tačiau tolimi hibridai dažniausiai yra sterilūs. Pagrindinės nevaisingumo priežastys:

- tolimuose hibriduose normali lytinių ląstelių brendimo eiga dažniausiai neįmanoma;
- abiejų tėvinių augalų rūšių chromosomos yra tokios nepanašios, kad nesugeba konjuguoti, dėl to normaliai nesumažėja jų skaičius, sutrinka mejozės procesas.

Šie sutrikimai dar reikšmingesni, kai kryžminimo rūšys skiriasi chromosomų skaičiumi (pavyzdžiui, rugiuose diploidinis chromosomų skaičius yra 14, paprastųjų kviečiuose - 42). Yra daug kultūrinių augalų, sukurtų dėl tolimos hibridizacijos. Pavyzdžiui, dėl daugelio metų akademiko N.V. Tsitsina ir jo bendradarbiai išgavo vertingų javų veislių, pagrįstų kviečių hibridizavimu su daugiamečių piktžolių kviečių žolėmis. Kviečius hibridizavus su rugiais (šie hibridai dažniausiai yra sterilūs), buvo gautas naujas kultūrinis augalas, vadinamas kvietrugiais (lot. triticum- kvieciai, antspaudas- rugiai). Šis augalas yra labai perspektyvus kaip pašarinis ir grūdinis augalas, duodantis didelį derlių ir atsparus neigiamam aplinkos poveikiui.

3. Hibridinės galios fenomenas ir jo genetinis pagrindas

Net XVIII amžiaus viduryje. Rusų akademikas I.Kelreuteris atkreipė dėmesį į tai, kad kai kuriais atvejais, kryžminant augalus, pirmosios kartos hibridai yra daug galingesni už tėvines formas. Tada Charlesas Darwinas padarė išvadą, kad hibridizaciją daugeliu atvejų lydi galingesnis hibridinių organizmų vystymasis. Vadinamas didesnis pirmosios kartos hibridų gyvybingumas, produktyvumas, palyginti su kryžminėmis tėvinėmis formomis heterozė. Heterozė gali atsirasti kryžminant gyvūnų veisles, augalų veisles ir grynąsias linijas. Taigi tarpveislis Grushevskaya ir Dnepropetrovsk kukurūzų hibridas duoda 8–9%, o dviejų tų pačių veislių savidulkių linijų hibridas – 25–30%. Taip pat žinomi heterozės atvejai, kai augalų ir gyvūnų rūšys ir gentys kryžminami toli.

Taigi heterozės reiškinys, kaip paveldima hibridizacijos poveikio išraiška, žinomas jau seniai. Tačiau jo naudojimas veisimo procese pradėtas palyginti neseniai, praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje. Heterozės reiškinio atradimas ir supratimas leido nustatyti naują veisimo proceso kryptį – labai produktyvių augalų ir gyvūnų hibridų kūrimą.

XX amžiaus 2 dešimtmetyje prasideda naujas heterozės fenomeno tyrimo laikotarpis. 20 amžiaus iš amerikiečių genetikų J. Shell, E. East, R. Hell, D. Jones darbų. Jų darbo rezultatu kukurūzuose savidulkimo būdu buvo gautos inbred linijos, kurios nuo pirminių augalų skiriasi sumažėjusiu produktyvumu ir gyvybingumu, t.y. sunki giminingo kraujospūdžio depresija. Tačiau kai Shell kirto grynąsias linijas, jis netikėtai gavo labai galingus pirmosios kartos hibridus, visais produktyvumo parametrais gerokai viršijančius tiek originalias linijas, tiek veisles, iš kurių šios linijos buvo gautos savidulkiu būdu. Šiais darbais prasidėjo platus heterozės panaudojimas atrankos procese.

Kuo paaiškinamas heterozės fenomenas, t.y. hibridų galia genetiniu požiūriu? Genetikai pasiūlė keletą hipotezių tai paaiškinti. Toliau pateikiami du dažniausiai pasitaikantys.

Dominavimo hipotezė sukūrė amerikiečių genetikas D. Jonesas. Jis pagrįstas idėja, kad homozigotinėje arba heterozigotinėje būsenoje dominuojantys genai veikia palankiai. Jei sukryžiuotos formos turi tik du dominuojančius palankiai veikiančius genus ( AAbbCCdd x aaBBccDD), tada hibridas turi keturis iš jų ( AaBbCcDd), neatsižvelgiant į tai, ar jie yra homozigotinės ar heterozigotinės būsenos. Tai, anot šios hipotezės šalininkų, lemia hibrido heterozę, t.y. jo pranašumai prieš originalias formas.

Perdozavimo hipotezė pasiūlė amerikiečių genetikai J. Shell ir E. East. Jis pagrįstas pripažinimu, kad vieno ar kelių genų heterozigotinė būsena suteikia pranašumą prieš vieno ar kelių genų homozigotines būsenas. Schema, iliustruojanti vieno geno pertekliaus hipotezę, yra gana paprasta. Tai rodo, kad geno heterozigotinė būsena Ak turi pranašumų sintezuojant genų kontroliuojamą produktą, palyginti su šio geno alelių homozigotomis. Pradedant nuo antros kartos hibridų, heterozės poveikis blėsta, nes. kai kurie genai pereina į homozigotinę būseną:

P- Ak X Ak;
F2- AA; 2Ak; aa.

Yra keletas kitų heterozės hipotezių. Įdomiausias iš jų genų kompensavimo komplekso hipotezė, pasiūlė naminis genetikas V.A. Strunnikovas. Jo esmė tokia. Tegul būna mutacijų, kurios labai sumažina gyvybingumą ir produktyvumą. Dėl atrankos homozigotuose susidaro kompensacinis genų kompleksas, kuris iš esmės neutralizuoja žalingą mutacijų poveikį. Jeigu tada tokia mutantinė forma sukryžmina su normalia (be mutacijų) ir tuo mutacijos perkeliamos į heterozigotinę būseną, t.y. neutralizuoti jų veikimą normaliu aleliu, tada kompensacijos kompleksas, susidaręs dėl mutacijų, sukels heterozę.

Taigi, nepaisant to, kad genetinis heterozės pagrindas dar nėra iki galo išaiškintas, aišku viena: teigiamą vaidmenį hibriduose vaidina didelis heterozigotiškumas, dėl kurio pasireiškia padidėjęs fiziologinis aktyvumas.

4. Tarprūšinių augalų hibridų nevaisingumo įveikimas

Nuotolinė hibridizacija veisime nėra plačiai naudojama dėl gautų hibridų sterilumo. Vienas iš išskirtinių šiuolaikinės genetikos ir veisimo laimėjimų buvo tarprūšinių hibridų nevaisingumo įveikimo metodo sukūrimas, dėl kurio kai kuriais atvejais gaunami įprastai veisiami hibridai. Pirmą kartą tai buvo pasiekta 1922–1924 m. Rusijos genetikas, studentė N.I. Vavilovas, Georgijus Dmitrievichas Karpečenko (1899–1942) kryžminant ridikėlius ir kopūstus. Abi šios rūšys turi (diploidiniame rinkinyje) po 18 chromosomų. Atitinkamai, jų gametos turi po 9 chromosomas (haploidinis rinkinys). Hibridas turi 18 chromosomų, bet yra visiškai sterilus, nes. „retos“ ir „kopūstinės“ chromosomos mejozėje nesusijungia viena su kita.

Retas kopūstų hibridas (rafanobrassika)

G.D. Karpechenko, veikdamas kolchiciną, padvigubino hibrido chromosomų skaičių. Dėl to hibridiniame organizme buvo 36 chromosomos, sudarytos iš dviejų diploidinių ridikėlių ir kopūstų rinkinių. Tai sukūrė normalias mejozės galimybes kaip kiekviena chromosoma turėjo porą. „Kopūsto“ chromosomos buvo konjuguotos su „kopūstu“, o „retos“ – su „retais“. Kiekviena gameta turėjo po vieną haploidinį ridikėlių ir kopūstų rinkinį (9 + 9 = 18). Vadinamos rūšys, kurios viename organizme sujungė skirtingus genomus, o vėliau jų daugkartinį padidėjimą alopoliploidai. Zigota vėl turėjo 36 chromosomas.

Taip gautas kopūstų retas hibridas, vadinamas rafanobrassica, tapo vaisingas. Hibridas neskilo į tėvines formas, nes ridikėlių ir kopūstų chromosomos visada atsidurdavo kartu. Šis žmogaus sukurtas augalas neatrodė nei kaip ridikas, nei į kopūstą. Ankštys susidėjo iš dviejų pusių, iš kurių viena priminė kopūsto ankštį, kita – ridikėlį. Tolimoji hibridizacija kartu su chromosomų skaičiaus padvigubėjimu (poliploidija) atkūrė vaisingumą.

G.D. Karpečenka pirmasis aiškiai pademonstravo ryšį tarp tolimosios hibridizacijos ir poliploidijos įgyjant vaisingas formas. Tai labai svarbu tiek evoliucijai, tiek atrankai.

5. Somatinių mutacijų panaudojimas augalų selekcijoje

Somatinių mutacijų panaudojimas taikytinas vegetatyviniu būdu dauginančių augalų selekcijai. Per vegetatyvinis dauginimas galima išsaugoti naudingą somatinę mutaciją arba išsaugoti ir dauginti bet kokią heterozigotinę formą, turinčią ekonomiškai naudingų savybių. Pavyzdžiui, tik vegetatyvinio dauginimo pagalba išsaugomos daugelio vaisinių ir uogų kultūrų veislių savybės. Lytinio dauginimosi metu veislių, susidedančių iš heterozigotinių individų, savybės neišsaugomos, atsiranda jų suskaidymas.

6. Dirbtinė selekcija augalų selekcijoje

Kaip jau minėjome, hibridizacija efektyvi atrankoje tik kartu su selekcija. Augalininkystėje naudojama tiek masinė, tiek individuali atranka.

Masinės atrankos metu didelis skaičius individų pasirenka geriausių fenotipų augalų grupę, kurių genotipai nežinomi. Masinė selekcija atliekama tarp kryžmadulkių augalų. Bendras atrinktų augalų auginimas skatina laisvą jų kryžminimą, o tai lemia individų heterozigotiškumą. Masinė atranka atliekama pakartotinai keliose paskesnėse kartose. Griebiamasi tuo atveju, kai reikia palyginti greitai pagerinti vieną ar kitą veislę. Tačiau modifikacijų kintamumas sumažina masinės atrankos būdu išvestų veislių vertę.

Individuali selekcija augalų selekcijoje naudojama kaip išsaugojimo būdas reprodukcijai. geriausi augalai. Jie auginami atskirai vienas nuo kito, kad būtų galima nustatyti vertingus palikuonių bruožus, palyginti su pirminėmis formomis ir tarpusavyje. Kaip jau žinome, dažniausiai savidulkiai augalai yra individualios atrankos objektas, o jos rezultatas – grynos linijos.

7. Natūralios atrankos vaidmuo augalų selekcijoje

Natūrali atranka vaidina lemiamą vaidmenį veisiant. Visa eilė aplinkos veiksnių veikia bet kurį augalą per visą jo gyvenimą, jis turi būti atsparus kenkėjams ir ligoms, prisitaikęs prie tam tikro temperatūros ir vandens režimo. Todėl dėl natūralios atrankos individai formuoja prisitaikymus prie aplinkos. Jokioje vietovėje negali būti auginamų augalų, kurie būtų vienodai produktyvūs. Veislės klasifikuojamos veikiant natūraliai atrankai.

8. Sukelta mutagenezė, poliploidija ir jų panaudojimas augalų selekcijoje

Sukelta mutagenezė pagrįsta įvairių spindulių ir cheminių mutagenų poveikiu organizmui, siekiant gauti mutacijas. Mutagenai leidžia gauti daugybę skirtingų mutacijų. Iš 1000 dirbtinai gautų mutacijų 1-2000 pasirodo naudingos. Tačiau šiuo atveju būtina griežta individuali mutantų formų atranka ir tolesnis darbas su jais.

Mutagenezės metodai sėkmingai naudojami augalų selekcijoje. Dabar pasaulyje sukurta daugiau nei 1 tūkstantis veislių, kurių kilmė iš atskirų augalų mutantų, gautų dėl dirbtinės mutagenezės. Žinoma veislė vasariniai kviečiai Novosibirskaya 67 buvo gauti Rusijos mokslų akademijos Sibiro filialo Citologijos ir genetikos institute po sėklų apdorojimo Novosibirskaya 7 veislės pradine medžiaga. rentgeno spinduliai. Ši veislė turi trumpą ir tvirtą šiaudą, kuris neleidžia augalams išgulti derliaus nuėmimo laikotarpiu.

Augalininkystėje taip pat plačiai naudojamas poliploidinių formų gavimo būdas. Poliploidija yra genominės mutacijos rūšis, kurią sudaro daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas, palyginti su haploidine. Poliploidines formas galima gauti apdorojant sėklas kolchicinu jų dygimo metu.

Daugkartinį chromosomų skaičiaus padidėjimą lydi sėklų ir vaisių masės padidėjimas, dėl kurio padidėja žemės ūkio augalų derlius. Akademikas P.M. Žukovskis: „Žmonija maitinasi ir apsirengia daugiausia iš poliploidijos produktų“. Rusijoje eksperimentiniu būdu gautas poliploidas bulvių veislių, kviečiai, cukriniai runkeliai, grikiai ir kiti kultūriniai augalai.

III. Žinių įtvirtinimas

Pokalbio apibendrinimas mokantis naujos medžiagos.

IV. Namų darbai

Išstudijuoti vadovėlio pastraipą (augalų biologijos ypatumus, į kuriuos atsižvelgiama veisiant, pagrindinius augalų selekcijos būdus ir jų ypatybes).

Tęsinys

dirbtinė atranka. Siekdamas pagrįsti istorinį laukinės gamtos raidos principą, Darvinas giliai išstudijavo šimtmečių senumo žemdirbystės ir gyvulininkystės praktiką ir priėjo išvados, kad naminių gyvūnų ir auginamų augalų veislių įvairovė yra kintamumo, paveldimumo ir dirbtinumo rezultatas. pasirinkimas.

Dirbtinę atranką atlieka žmogus ir ji gali būti dvejopa: sąmoninga (metodinė) – pagal tikslą, kurį sau išsikelia selekcininkas, ir nesąmoninga, kai žmogus nekelia sau tikslo išvesti veislę ar veislę su iš anksto nustatytomis savybėmis. , bet paprasčiausiai pašalina mažiau vertingus asmenis, o geriausia palieka genčiai. Nesąmoningą atranką žmogus vykdė daugybę tūkstantmečių: net laukiniai per badą paliko genčiai naudingesnių gyvulių, o mažiau vertingus žudė. Nepalankiais laikotarpiais pirmykštis žmogus visų pirma naudojo neprinokusius vaisius ar smulkesnes sėklas, o šiuo atveju ir atranką, bet nesąmoningai. Visais tokios atrankos atvejais produktyviausios gyvulių formos ir kt produktyvių veislių augalų, nors žmogus čia veikė kaip aklas atrankos veiksnys, kuris gali būti bet koks kitas aplinkos veiksnys. .vienas

Daug vertingų formų buvo išvesta dėl šimtmečių senumo dirbtinės atrankos praktikos. Visų pirma iki XIX amžiaus vidurio. žemės ūkio praktikoje, dykumose, užregistruota daugiau nei 300 kviečių veislių Šiaurės Afrika Buvo auginamos 38 datulių palmių veislės, Polinezijoje - 24 duonvaisių formos ir tiek pat veislių bananų, Kinijoje - 63 bambukų veislės. Buvo apie 1000 veislių vynuogių, daugiau nei 300 agrastų, apie 400 veislių galvijų, 250 veislių avių, 350 veislių šunų, 150 veislių balandžių, daug vertingų veislių triušiai, vištos, antys ir kt. Rūšinio pastovumo šalininkai tikėjo, kad kiekviena tokia veislė ar veislė yra kilusi iš savo tiesioginio protėvio. Tačiau Darvinas įrodė, kad gyvūnų veislių ir auginamų augalų veislių įvairovės šaltinis yra vienas ar nedidelis laukinių protėvių skaičius, kurių palikuonis žmogus transformavo įvairiomis kryptimis pagal savo ekonominius tikslus, skonį ir interesus. Šiuo atveju selekcininkas naudojo paveldimą kintamumą, būdingą pasirinktoms formoms.

Darvinas išskyrė apibrėžtą (dabar vadinamą modifikaciniu) ir neapibrėžtą kintamumą. Esant tam tikram arba grupiniam kintamumui, visi arba beveik visi individų palikuonys, veikiami tomis pačiomis sąlygomis, keičiasi viena kryptimi; pavyzdžiui, kai trūksta maisto, gyvuliai numeta svorio, šaltame klimate žinduoliai turi storesnius plaukus 1 t.viena orta, viena veislė, viena rūšis. Šiuo metu ši kintamumo forma vadinama genotipiniu. Kintamumas palikuonims perduodamas ne tik lytinio dauginimosi, bet ir vegetatyvinio dauginimosi metu: dažnai augalas išaugina naujų savybių turinčius ūglius arba išauga pumpurai, iš kurių formuojasi naujų savybių vaisiai (vynuogės, agrastai) – tai mutacijos rezultatas. somatinės inkstų ląstelės.

Kintamumo reiškiniuose Darvinas atrado nemažai svarbių dėsningumų, būtent: pasikeitus vienam organui ar požymiui, gali pasikeisti ir kiti. Pavyzdžiui, mankštamo raumens prisitvirtinimo prie kaulo vietoje susidaro ketera, braidžių paukščių kaklas pailgėja kartu su galūnių ilgėjimu, avių plaukų storis atitinkamai keičiasi didėjant raumens storiui. oda. Toks kintamumas vadinamas koreliaciniu arba koreliaciniu. Remdamasis koreliaciniu kintamumu, selekcininkas gali numatyti tam tikrus nukrypimus nuo pradinės formos ir pasirinkti norima kryptimi.

Natūrali atranka skirtingai nei dirbtinis, jis atliekamas pačioje gamtoje ir susideda iš labiausiai prie konkrečios aplinkos sąlygų prisitaikiusių individų atrankos. Darvinas atrado tam tikrą dirbtinės ir natūralios atrankos mechanizmo bendrumą: pirmoje atrankos formoje sąmoninga ar nesąmoninga žmogaus valia įkūnija rezultatus, antrojoje dominuoja gamtos dėsniai. Abiem atvejais sukuriamos naujos formos, tačiau taikant dirbtinę atranką, nepaisant to, kad kintamumas veikia visus gyvūnų ir augalų organus bei savybes, susidarančios gyvūnų veislės ir augalų atmainos išsaugo žmogui, bet ne organizmams naudingus bruožus. patys. Priešingai, natūrali atranka išsaugo individus, kurių pokyčiai yra naudingi jų pačių egzistavimui tam tikromis sąlygomis.

Gamtoje nuolat stebimas apibrėžtas ir neapibrėžtas kintamumas. Jo intensyvumas čia mažiau ryškus nei buitinėse formose, nes pasikeitė natūrali aplinka atsiranda klastingai ir itin lėtai. Atsirandantis kokybinis individų nevienalytiškumas rūšių viduje tarsi atneša į evoliucijos areną daug „kandidatų“, todėl natūrali atranka atmeta tuos, kurie mažiau prisitaikę išgyventi. Natūralaus „skerdimo“ procesas, pasak Darvino, vykdomas kintamumo, kovos už būvį ir natūralios atrankos pagrindu. Medžiagą natūraliai atrankai tiekia neapibrėžtas (genotipinis) organizmų kintamumas. Būtent dėl ​​šios priežasties bet kurios laukinių (taip pat ir naminių) organizmų poros palikuonys yra nevienalyčiai. Jei pokyčiai yra naudingi, tai padidina išgyvenimo ir dauginimosi galimybes. Bet koks organizmui kenksmingas pokytis neišvengiamai lems jo sunaikinimą arba negalėjimą palikti palikuonių. Individo išlikimas arba mirtis yra galutinis „kovos už būvį“ rezultatas, kurį Darvinas suprato ne tiesiogine, o perkeltine prasme. Jis išskyrė tris kovos už būvį formas:

A) intraspecifinis - aršiausias, nes tos pačios rūšies individams reikia panašių maisto šaltinių, kurie taip pat yra riboti, panašiomis dauginimosi sąlygomis, tos pačios prieglaudos;

C) gyvų organizmų kova su negyvosios gamtos veiksniais – aplinkos sąlygomis per sausras, potvynius, ankstyvas šalnas, iškritus krušai, žūsta daug smulkių gyvūnų, paukščių, kirmėlių, vabzdžių, žolių.

Dėl visų šių sudėtingų santykių daugelis organizmų miršta arba, susilpnėję, nepalieka palikuonių. Asmenys, turintys bent minimalius naudingus pokyčius, išgyvena. Adaptyvios savybės ir savybės atsiranda ne iš karto, jos kaupiamos natūralios atrankos būdu iš kartos į kartą, o tai lemia tai, kad palikuonys skiriasi nuo savo protėvių rūšiniu ir aukštesniu sisteminiu lygmeniu.

Kova už būvį neišvengiama dėl intensyvaus gamtoje vykstančio dauginimosi. Šis modelis nežino išimčių. Visada gimsta daugiau organizmų nei tų, kurie gali išgyventi iki pilnametystės ir palikti palikuonis. Skaičiavimai rodo: jei visos gimusios pelės išgyventų, tai per septynerius metus vienos poros palikuonys užimtų visą žemę pasaulis. Menkės patelė vienu metu deda iki 10 milijonų ikrų, vienas piemens maišo augalas išaugina 73 tūkst. sėklų, višta – 446 500 ir tt. geometrinė progresija reprodukcija" niekada nevykdoma, nes tarp organizmų vyksta kova dėl erdvės, maisto, pastogės nuo priešų, konkurencija renkantis seksualinį partnerį, kova dėl išlikimo su temperatūros, drėgmės, apšvietimo svyravimais ir kt. Šioje "kovoje" dauguma gimusiųjų miršta, nepalikdami palikuonių, todėl gamtoje kiekvienos rūšies individų skaičius vidutiniškai išlieka pastovus.

Lentelė Atrankos formos (T.L. Bogdanova. Biologija. Užduotys ir pratimai. Vadovas stojantiesiems į universitetus. M., 1991)

Rodikliai	dirbtinė atranka	Natūrali atranka
Pradinė atrankos medžiaga		Individualūs kūno požymiai
Pasirinkimo veiksnys		Aplinkos sąlygos (gyvoji ir negyvoji gamta)
Keisti kelią:
palankus	Pasirinktas, tapk produktyvus	Išlikti, kaupti, būti paveldėtas
nepalankus	Išrinktas, išmestas, sunaikintas	Sunaikintas kovoje už būvį
Veiksmo pobūdis	Kūrybinis – nukreiptas ženklų kaupimas žmogaus labui	Kūrybinis - prisitaikančių savybių parinkimas individo, populiacijos, rūšies naudai, lemiantis naujų formų atsiradimą
Atrankos rezultatas	Naujos augalų veislės, gyvūnų veislės, mikroorganizmų padermės	Naujos rūšys
Atrankos formos	Mišios; individualus; nesąmoningas (spontaniškas); metodiškas (sąmoningas)	Vairavimas, nukrypimų palaikymas besikeičiančiomis aplinkos sąlygomis; stabilizuojantis, išlaikant vidutinio reakcijos greičio pastovumą pastoviomis aplinkos sąlygomis

Svarstoma dirbtinės atrankos doktrina. Savo straipsnyje išanalizuosime pagrindines šios koncepcijos ypatybes, tipus ir ypatybes.

Varomosios evoliucijos jėgos

Pagal evoliucijos teorija, modernūs vaizdai atsirado dėl daugybės laukinių gyvūnų prisitaikymo pokyčių. Kokių procesų įtakoje tai įvyko? Tai apima paveldimą kintamumą ir kovą už būvį, kurios pasekmė – natūrali atranka. Pastarųjų esmė slypi vyraujantis stipriausių rūšių išlikimas. Gamtoje tai vyksta ir dabar.

Dirbtinės atrankos ypatybės

Žmogus jau seniai išmoko naudoti atranką, kad gautų rūšis, turinčias naudingų savybių. Norėdami tai padaryti, jis išsaugo produktyviausių asmenų palikuonis. Šis atrankos tipas vadinamas dirbtiniu. Jos tikslas – atnešti vertingų ekonominius santykius augalai ir mikroorganizmų padermės.

Jų formavimasis prasidėjo nuo laukinių rūšių prijaukinimo ir auginimo. Pavyzdžiui, visos šiuolaikinės šunų veislės turi vieną protėvį – vilką. Iš pradžių pagrindinė dirbtinės atrankos savybė buvo jos nesąmoninga prigimtis. Tai reiškia, kad žmogus tai vykdė neturėdamas konkretaus tikslo. Didžiausius gyvūnų individus jis paliko dauginimuisi, o geriausias sėklas sėjai kitais metais. Maistui buvo naudojami mažiau vertingi egzemplioriai. Tokio proceso rezultatai bus matomi tik po ilgo laiko.

Kaip pasiekti, kad savidulkiuose augaluose ir gyvūnuose atsirastų naujos savybės, galinčios savaime apvaisinti? Šiuo atveju veisėjai naudoja mutacijas – staigius staigius genotipo pokyčius, atsirandančius dėl tam tikrų veiksnių veikimo. Jie vadinami mutagenais. Tai buvo įrodyta eksperimentiškai. Jei atliekamas augalų, turinčių didžiausias sėklas, savaiminis apdulkinimas, tada naudingų požymių neatsiranda net po šešių kartų.

Sąmoninga atranka yra efektyvesnė. Jis taip pat vadinamas metodiniu. Kartu žmogus sąmoningai išveda dirbtinė išvaizda su specifinėmis savybėmis. Tokia atranka atliekama per kelias kartas, kol pasiekiamas norimas rezultatas.

Dirbtinės ir natūralios atrankos lyginamoji charakteristika

Abu atrankos tipai turi daug panašių savybių. Jų pagrindas yra paveldimas kintamumas – organizmų savybė perduoti tam tikrus požymius ir palikuonių vystymosi ypatumai. Abiem atvejais vertingos savybės, didinančios individų gyvybingumą. Natūralioje atrankoje rūšys, neturinčios palankių pokyčių, miršta dėl kovos už būvį. O dirbtiniais jie atmetami arba sunaikinami.

Pagrindinė dirbtinės atrankos savybė yra tiesioginis žmogaus dalyvavimas ir didelis rezultatų gavimo greitis. Būtinus pokyčius galima pasiekti per 10–20 metų laikotarpį. Gamtoje šie procesai trunka šimtus ir net milijonus metų.

Masinė atranka

Yra dvi dirbtinės atrankos formos. Vienas iš jų yra masyvus. Tokiu atveju naudingų savybiųžaliava nustatoma tik remiantis fenotipiniais požymiais. Taigi žmogus vizualiai nustato, kokias rūšis naudoti tolesniam dauginimui ir auginimui.

Tokia dirbtinė atranka yra panaudojimo pavyzdys paprasti metodai atrankoje. Jis naudojamas gana dažnai, tačiau turi nemažai trūkumų. Nepaisant išorinio panašumo, individai gali būti genetiškai nevienalyčiai: heterozigotiniai arba homozigotiniai dominuojančio alelio atžvilgiu. Tokiu atveju atrankos efektyvumas žymiai sumažėja. Tikėtinas rezultatas pasirodys tik kryžminant heterozigotus. Tačiau kitose kartose naudingų savybių pasireiškimas mažės, nes daugės homozigotinių organizmų.

Individualus pasirinkimas

Ši forma turi daug privalumų. Individuali dirbtinė atranka, kurios pavyzdžius svarstome, atliekama atsižvelgiant į pradinės medžiagos genotipą. Tam naudojamas kryžių analizės metodas, taip pat kilmės dokumentų tyrimas.

Pasirinkus tėvų poras, naudojama kryžminimo sistema – hibridizacija. Tai gali būti atliekama tais pačiais arba skirtingais tipais. Bet kokiu atveju veisėjai susiduria su daugybe sunkumų. Taigi, po kelių susijusių kryžių, palikuonių homozigotiškumas didėja. To pasekmė – linijos išsigimimas, susilpnėjimas ir mirtis. Tačiau šis metodas idealiai tinka švarioms linijoms gauti.

Nesusijusio kryžminimo atveju iš pradžių padidėja heterozigotiškumas. Dėl to pirmosios kartos palikuonims atsiranda hibridinis energingumas. Šis reiškinys vadinamas heteroze. Hibridai tuo pat metu turi didesnį gyvybingumą, palyginti su jų tėvais. Tačiau vėlesnėse kartose šis poveikis susilpnėja.

Taigi pagrindinės dirbtinės atrankos ypatybės yra nukreipta žmogaus veikla, greitas rezultatų gavimo tempas ir atsižvelgimas į selekcijos medžiagos genotipo ypatybes.

PRAKTINIS DARBAS № 4

Tema:Natūralios ir dirbtinės atrankos palyginimas.

Tikslas:Pateikite lyginamąjį natūralios ir dirbtinės atrankos aprašymą, suraskite panašumų ir skirtumų, išsiaiškinkite natūralios ir dirbtinės atrankos vaidmenį.

Įranga:skirtukas. natūrali atranka, dirbtinė atranka.

Darbo procesas

1. Natūrali atranka – tai tam tikros rūšies organizmų, labiausiai prisitaikiusių prie aplinkos sąlygų, išlikimas ir dauginimasis. Dirbtinė atranka – tai žmogaus vykdomas naujų tam tikros rūšies organizmų veislių veisimas.

№ p/n	Savybės	Pasirinkimo tipas
		Natūralus	Dirbtinis
	Evoliucinių pokyčių šaltinis	Paveldimas kintamumas, kova už būvį	paveldimas kintamumas
	Priežastis	Aplinkos veiksnių ir populiacijos dydžio įtaka	Žmogiškasis faktorius
	Varomoji jėga	Evoliucija	Pasirinkimai
	Kokios formos išsaugomos	Formos su gyvybiniais požymiais, pritaikytais aplinkai	Žmonėms naudingų savybių turinčios formos. Šie požymiai gali pakenkti organizmui
	Kokios formos pašalinamos	Formos, kurios nėra gyvybingos arba nepritaikytos aplinkos sąlygoms	Formos su žmogui būtinomis savybėmis
	Pasirinkimo pasekmės	Naujų rūšių formavimasis: a) stabilizuojantis b) vairavimas c) sprogo	Naujų veislių ir veislių veisimas: a) sąmoningas b) be sąmonės
	Pasirinkimo tipai

Išvestis:Panašumai: dirbtinės ir natūralios atrankos evoliucinių pokyčių pagrindas arba šaltinis yra paveldimas kintamumas. Dėl natūralios ir dirbtinės atrankos susidaro naujos organinės formos.

Skirtumo bruožai: Natūralios atrankos pagrindas yra paveldimas kintamumas ir kova už būvį. Tai yra pagrindinė evoliucijos varomoji jėga. Jis visada naudingas organizmui, populiacijai ir visai rūšiai, nes prisideda prie stipriausių organizmų išlikimo.

Iš įvairių paveldimų pokyčių lieka tik tie, kurie atitinka egzistavimo sąlygas. Šie pokyčiai ilgainiui lemia naujų organizmų tipų atsiradimą.

Tai kūrybinis natūralios atrankos vaidmuo.

Yra natūralios atrankos tipų: stabilizuojantis, vairuojantis ir rozryvayuchy (ardomasis): a) Stabilizuojanti atranka - sumažinama iki individų, kurių bruožas labai nukrypsta nuo stabilaus (vidutinio), pašalinimo. Jis palaiko fenotipo pastovumą stabiliomis sąlygomis; b) Vairavimas - veikia pasikeitus egzistavimo sąlygoms ir yra sumažintas iki stabilių savybių turinčių individų pašalinimo. Vyksta reakcijos normos poslinkis tam tikra kryptimi; c) trikdantis – veikia nestabiliomis sąlygomis ir yra sumažintas iki vidutinių, tarpinių savybių turinčių individų pašalinimo ir ekstremalių tipų išsaugojimo. Sukelia populiacijos polimorfizmą.

Dirbtinę atranką atlieka žmogus, kuris atrenka ir saugo gyvuose organizmuose tik jam pačiam naudingas savybes. Kūrybinis dirbtinės atrankos vaidmuo yra naujų veisimas. augalų veislių, gyvūnų veislių ir mikroorganizmų padermių. Dirbtinė atranka gali būti sąmoninga ir nesąmoninga: a). Nesąmoningas – kai žmogus nesąmoningai pasirenka