Mākslīgās un dabiskās atlases salīdzinošās īpašības. Dabiskās un mākslīgās atlases salīdzinošās īpašības

Dzīvošana iekšā dabas apstākļi, pastāv individuāla mainīgums, kas var izpausties trīs formās – lietderīgā, neitrālā un kaitīgā. Parasti organismi ar kaitīgu mainīgumu iet bojā dažādos indivīda attīstības posmos. Organismu neitrālā mainīgums neietekmē to dzīvotspēju. Indivīdi ar labvēlīgu mainīgumu izdzīvo, pateicoties priekšrocībām starpsugu, starpsugu vai pret nelabvēlīgi apstākļi vide.

braukšanas izvēle

Mainoties vides apstākļiem, izdzīvo tie sugas īpatņi, kuros ir izpaudusies iedzimta mainība un saistībā ar to ir izveidojušās jauniem apstākļiem atbilstošas pazīmes un īpašības, un tie indivīdi, kuriem šādas mainības nebija, mirst. Sava ceļojuma laikā Darvins atklāja, ka uz okeāna salām, kur valda spēcīgi vēji, ir maz garspārnu kukaiņu un daudz kukaiņu ar rudimentāriem spārniem un kukaiņus bez spārniem. Kā skaidro Darvins, kukaiņi ar normāliem spārniem nespēja izturēt spēcīgo vēju šajās salās un gāja bojā. Un kukaiņi ar rudimentāriem spārniem un bezspārniem nemaz nepacēlās gaisā un paslēpās spraugās, atrodot tur patvērumu. Šis process, ko pavadīja iedzimta mainīgums un dabiskā atlase un turpinājās daudzus tūkstošus gadu, izraisīja garspārnu kukaiņu skaita samazināšanos šajās salās un īpatņu ar rudimentāriem spārniem un bezspārnu kukaiņu parādīšanos. Tiek saukta dabiskā atlase, kas nodrošina organismu jaunu pazīmju un īpašību rašanos un attīstību motīvu atlase.

Traucējošā atlase

Traucējošā atlase- tas ir dabiskās atlases veids, kas izraisa vairāku polimorfu formu veidošanos, kas vienā un tajā pašā populācijā atšķiras viena no otras.

Rādītāji	Dabiskā izlase	mākslīgā atlase
Sākotnējais materiāls atlasei		Atsevišķas ķermeņa pazīmes
Izvēles faktors		Vides apstākļi
Labvēlīgu pārmaiņu ceļš	Atlasīts, kļūsti produktīvs	Palikt, uzkrāties, tikt mantotam
Nelabvēlīgo pārmaiņu ceļš	Atlasīts, izmests, iznīcināts	Cīņā par eksistenci iznīcināts
Darbības raksturs	Radošs - virzīta zīmju uzkrāšana cilvēka labā	Radošs - adaptīvo īpašību atlase indivīda, populācijas, sugas labā, kas noved pie jaunu formu rašanās
Atlases rezultāts	Jauns augu šķirnes, dzīvnieku šķirnes, mikroorganismu celmi	Jaunas sugas
Atlases veidlapas	Masu, individuālu, neapzinātu, metodisku	Motīvs, stabilizējošs, destabilizējošs, traucējošs, seksuāls

5.–6. nodarbība. augu audzēšana

Aprīkojums: tabulas par vispārējo bioloģiju, kas ilustrē šķirņu un šķirņu daudzveidību, galvenās augu selekcijas metodes un sasniegumus.

NODARBĪBU LAIKĀ

I. Zināšanu pārbaude

A. Mutisku zināšanu pārbaude

1. Č.Dārvins par šķirņu un šķirņu daudzveidības cēloņiem.
2. Mākslīgās atlases formas un to raksturojums.
3. Mākslīgās atlases radošā loma.

B. Karšu darbs

№1. Kāpēc šķirni vai šķirni var uzskatīt par cilvēka radītu populāciju, t.i. cilvēku gribas un pūļu radīta populācija?

№2. Parādiet piemērus par selekcijas ietekmi uz šķirnes un šķirnes veidošanās virzienu.

№3. Kāpēc krustotu apputeksnētajiem augiem izmanto masu selekciju? Vai masu atlase rada ģenētiski viendabīgu materiālu? Kāpēc masu atlasei nepieciešama atkārtota atlase?

II. Jauna materiāla apgūšana

1. Selekcionēšanā ņemtās vērā augu bioloģijas īpatnības

Izvēloties ir jāņem vērā šādas funkcijas augu bioloģija:

– augsta auglība un daudz pēcnācēju;
– pašapputes sugu klātbūtne;
- spēja vairoties ar veģetatīviem orgāniem;
– mutantu formu mākslīgas ražošanas iespēja.

Šīs augu īpašības nosaka audzēšanas metožu izvēli.

2. Krustošana kā mākslīgās atlases materiāla daudzveidības palielināšanas metode

Galvenās augu selekcijas metodes ir hibridizācija un selekcija. Parasti šīs metodes tiek izmantotas kopā. Hibridizācija palielina materiāla daudzveidību, ar kuru selekcionārs strādā. Bet pats par sevi visbiežāk tas nevar novest pie mērķtiecīgas organismu īpašību maiņas, t.i. krusti bez mākslīgās selekcijas ir neefektīvi. Pirms krustošanās notiek rūpīga vecāku pāru atlase. Veiksmīgai izejmateriāla meklēšanai, atlasei un izmantošanai liela nozīme ir N.I. mācības. Vavilovs par izcelsmes centriem kultivētie augi, viņa likums par homoloģisko sēriju iedzimtajā mainīgumā, augu taksonomijas ekoloģiskajiem un ģeogrāfiskajiem principiem, un arī radīja N.I. Vavilovs, viņa sekotāji un studenti lauksaimniecības augu kolekcija.

Hibridizāciju var veikt dažādas shēmas. Ir vienkārši krusti (sapāroti) un sarežģīti krusti (soli, atgriešanās vai atpakaļceļi).

Vienkārši , vai dubultspēlēs , sauc par krustošanu starp divām vecāku formām, kas ražotas vienreiz. Dažādas no tām ir tā sauktās savstarpēja(abpusēja) krosoveri. Atgādiniet, ka to būtība slēpjas apstāklī, ka tiek veiktas divas krustošanas, un otrajā krustojumā tiek izmantota pirmā krustojuma paternālā forma, bet attiecīgi mātes forma - kā tēva forma. Šādus krustojumus izmanto divos gadījumos: kad vērtīgākās pazīmes attīstība ir saistīta ar citoplazmas iedzimtību (piemēram, salizturība dažām ziemas kviešu šķirnēm) vai arī tad, kad sēklu iesēšanās hibrīdos ir atkarīga no tā, vai viena vai otra šķirne tiek ņemta mātes vai tēva forma. Savstarpēji krustojumi liecina, ka dažreiz mātes šķirnes citoplazmas ietekme ir ļoti nozīmīga.
Tātad, Eļļas augu sēklu pētniecības institūtā. V.S. Pustovoita (Krasnodara), saulespuķu šķirņu 3519 un 6540 savstarpējās krustošanas rezultātā tika iegūti starpšķirņu hibrīdi, kas būtiski (2,5 reizes) atšķīrās pēc sloksnes bojājuma pakāpes atkarībā no tā, kura šķirne ņemta par mātes šķirni, un kas - kā tēvišķa forma. Dabiski, ka selekcijas procesā tika iekļauti hibrīdi ar lielāku pretestību pret sloksnēm.

komplekss sauc par krustojumiem, kuros tiek izmantotas vairāk nekā divas vecāku formas vai hibrīdie pēcnācēji tiek atkārtoti krustoti ar vienu no vecākiem. Tiek izšķirti pakāpju un aizmugures salikti krusti.
Sarežģīta pakāpju hibridizācija- Šī ir iegūto hibrīdu secīgas krustošanas sistēma ar jaunām formām, kā arī hibrīdi savā starpā. Tādā veidā jūs varat savākt vienā šķirnē labākās īpašības daudzas oriģinālās formas. Šo metodi pirmo reizi izstrādāja un veiksmīgi pielietoja slavenais padomju selekcionārs A.P. Shekhurdin, veidojot mīksto vasaras kviešu šķirnes Lutescens 53/12, Albidum 43, Albidum 24, Steklovidnaya, Saratovskaya 210, Saratovskaya 29 uc, kā arī vairākas cieto vasaras kviešu šķirnes.
Plkst backcross iegūtie hibrīdi tiek krustoti ar vecāku formu, kuras īpašību tie vēlas uzlabot. Ja šādi krustojumi atkārtojas daudzas reizes, tos sauc piesātinot, vai absorbcija(backcross). Šajā gadījumā hibrīds tiek piesātināts ar viena no vecākiem ģenētisko materiālu, un otra vecāka ģenētiskais materiāls tiek izspiests (absorbēts), un viens vai vairāki gēni, kas ir atbildīgi par kādu vērtīgu iezīmi, paliek, piemēram, hibrīda genomā. , izturība pret sausumu vai izturība pret kādu no slimībām. Parasti kā šādu īpašību donori tiek izmantotas vietējās savvaļā augošās formas, kas visbiežāk ir zemas produktivitātes, tāpēc selekcionāriem nākas ķerties pie krustojumiem.

Augu selekcijā izmanto šādus krustojumu veidus.

Inbrīdings, vai inbrīdings, tiek izmantoti kā viens no produktivitātes paaugstināšanas posmiem. Šim nolūkam tiek veikta savstarpēju apputeksnētu augu pašappute, kas izraisa homozigotiskuma palielināšanos. Pēc 3-4 paaudzēm rodas tā saucamās tīrās līnijas - ģenētiski viendabīgi pēcnācēji, kas iegūti, veicot individuālu atlasi no viena indivīda vai īpatņu pāra paaudžu virknē. Daudzas patoloģiskas pazīmes ir recesīvas. Tīrās līnijās tie parādās fenotipiski. Tas noved pie nelabvēlīgas ietekmes, organismu dzīvotspējas samazināšanās, ko sauc inbrīdinga depresija. Bet, neraugoties uz pašapputes nelabvēlīgo ietekmi krustotu apputeksnēšanas augos, to bieži un veiksmīgi izmanto selekcijā, lai iegūtu tīras līnijas. Tie ir nepieciešami vēlamu, vērtīgu īpašību iedzimtai fiksācijai, kā arī starplīniju šķērsošanai. Pašapputes augos nenotiek nelabvēlīgu recesīvu mutāciju uzkrāšanās, jo tie ātri kļūst homozigoti un tiek izvadīti dabiskās atlases ceļā.

Starplīniju šķērsošana– krusteniskā apputeksnēšana starp dažādām pašapputes līnijām, kā rezultātā atsevišķos gadījumos parādās augstražīgi starplīniju hibrīdi. Piemēram, lai iegūtu kukurūzas starplīniju hibrīdus, no atlasītajiem augiem noplūk sīpoli un, kad parādās sēņu stigmas, tos apputeksnē ar tā paša auga ziedputekšņiem. Lai novērstu apputeksnēšanos ar citu augu putekšņiem, ziedkopas pārklāj ar papīra izolatoriem. Tā vairāku gadu garumā iegūst vairākas tīrlīnijas, pēc tam tīrās līnijas sakrusto savā starpā un atlasa tās, kuru pēcnācēji dod maksimālu ražas pieaugumu.

Krustojums- augu šķērsošana dažādas šķirnes savā starpā, lai izpaustos kombinatīvas mainības hibrīdos. Šis krustošanas veids ir visizplatītākais audzēšanā, un tas ir daudzu produktu ražošanas pamatā augstražīgas šķirnes. To izmanto arī pašapputes sugām, piemēram, kviešiem. Vienas kviešu šķirnes auga ziediem noņem putekšņlapiņas, ūdens burciņā blakus liek citas šķirnes augu un abus augus pārklāj ar kopīgu izolatoru. Rezultātā iegūstiet hibrīda sēklas, apvienojot selekcionāram nepieciešamās dažādu šķirņu īpašības.

attālā hibridizācija- augu šķērsošana dažādi veidi, un dažreiz dzemdības, veicinot jaunu formu saņemšanu. Parasti krustošanās notiek sugas ietvaros. Bet dažreiz ir iespējams iegūt hibrīdus, krustojot vienas un tās pašas ģints dažādu sugu augus un pat Dažādi. Tātad ir rudzu un kviešu, kviešu un savvaļas labības Aegilops hibrīdi. Tomēr tālu hibrīdi parasti ir sterili. Galvenie neauglības cēloņi:

- attālos hibrīdos normāla dzimumšūnu nobriešanas gaita parasti nav iespējama;
- abu vecāku augu sugu hromosomas ir tik atšķirīgas, ka nespēj konjugēties, kā rezultātā nenotiek normāls to skaita samazinājums, tiek traucēts mejozes process.

Šie traucējumi ir vēl nozīmīgāki, ja krustojošās sugas atšķiras pēc hromosomu skaita (piemēram, diploīdais hromosomu skaits rudzos ir 14, mīkstajos kviešos - 42). Ir daudz kultivētu augu, kas izveidoti attālās hibridizācijas rezultātā. Piemēram, akadēmiķa N.V. daudzu gadu darba rezultātā. Tsitsina un viņa līdzstrādnieki ieguva vērtīgas labības šķirnes, pamatojoties uz kviešu hibridizāciju ar daudzgadīgo nezāļu kviešu zāli. Kviešu hibridizācijas rezultātā ar rudziem (šie hibrīdi parasti ir sterili) tika iegūts jauns kultivētais augs ar nosaukumu tritikāle (lat. triticum- kvieši, secale- rudzi). Šis augs ir ļoti perspektīvs kā lopbarības un graudu kultūraugs, kas dod augstu ražu un ir izturīgs pret nelabvēlīgu vides ietekmi.

3. Hibrīda spēka fenomens un tā ģenētiskais pamats

Pat XVIII gadsimta vidū. Krievu akadēmiķe I.Kelreitere vērsa uzmanību uz to, ka atsevišķos gadījumos, krustojot augus, pirmās paaudzes hibrīdi ir daudz spēcīgāki par vecāku formām. Tad Čārlzs Darvins secināja, ka hibridizāciju daudzos gadījumos pavada spēcīgāka hibrīdu organismu attīstība. Tiek saukta pirmās paaudzes hibrīdu augstāka dzīvotspēja, produktivitāte, salīdzinot ar krustotajām vecāku formām heteroze. Heteroze var rasties, krustojot šķirnes dzīvniekiem, šķirnes un tīras līnijas augos. Tādējādi Grushevskaya un Dņepropetrovskas kukurūzas starpšķirņu hibrīds dod ražas pieaugumu par 8–9%, bet starplīniju hibrīds no vienas šķirnes divām pašapputes līnijām dod ražas pieaugumu 25–30%. Heterozes gadījumi ir zināmi arī ar attālu augu un dzīvnieku sugu un ģinšu krustošanos.

Tādējādi heterozes fenomens kā hibridizācijas seku iedzimta izpausme ir zināms jau ilgu laiku. Tomēr tā izmantošana selekcijas procesā sākās salīdzinoši nesen, pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. Heterozes fenomena atklāšana un izpratne ļāva noteikt jaunu virzienu selekcijas procesā - augsti produktīvu augu un dzīvnieku hibrīdu radīšanu.

Jauns periods heterozes fenomena izpētē sākas 20. gadsimta 20. gados. 20. gadsimts no amerikāņu ģenētiķu Dž.Šela, E. Īsta, R. Hela, D. Džounsa darbiem. Viņu darba rezultātā pašapputes ceļā kukurūzā tika iegūtas inbred līnijas, kas atšķiras no sākotnējiem augiem ar samazinātu produktivitāti un dzīvotspēju, t.i. smaga dzimstības depresija. Bet, kad Shell šķērsoja tīrās līnijas, viņš negaidīti ieguva ļoti spēcīgus pirmās paaudzes hibrīdus, kas visos produktivitātes parametros ievērojami pārsniedza gan sākotnējās līnijas, gan šķirnes, no kurām šīs līnijas iegūtas pašapputes ceļā. Ar šiem darbiem sākās plaša heterozes izmantošana atlases procesā.

Kas izskaidro heterozes fenomenu, t.i. hibrīdu spēks no ģenētiskā viedokļa? Ģenētiķi ir izvirzījuši vairākas hipotēzes, lai to izskaidrotu. Visizplatītākie ir šādi divi.

Dominēšanas hipotēze izstrādājis amerikāņu ģenētiķis D. Džounss. Tas ir balstīts uz ideju par labvēlīgiem dominējošiem gēniem homozigotā vai heterozigotā stāvoklī. Ja krustotajām formām ir tikai divi dominējošie labvēlīgi iedarbīgi gēni ( AAbbCCdd x aaBBccDD), tad hibrīdam ir četri no tiem ( AaBbCcDd), neatkarīgi no tā, vai tie ir homozigotā vai heterozigotā stāvoklī. Tas, pēc šīs hipotēzes piekritēju domām, nosaka hibrīda heterozi, t.i. tās priekšrocības salīdzinājumā ar oriģinālajām formām.

Pārmērības hipotēze ierosināja amerikāņu ģenētiķi J. Shell un E. East. Tas ir balstīts uz atziņu, ka heterozigots stāvoklis vienam vai vairākiem gēniem dod priekšrocības salīdzinājumā ar homozigotiem stāvokļiem vienam vai vairākiem gēniem. Shēma, kas ilustrē viena gēna pārsvara hipotēzi, ir diezgan vienkārša. Tas norāda uz gēna heterozigotu stāvokli Ak! ir priekšrocības gēnu kontrolēta produkta sintēzē salīdzinājumā ar šī gēna alēļu homozigotiem. Sākot ar otro hibrīdu paaudzi, heterozes efekts izgaist, jo. daži gēni nonāk homozigotā stāvoklī:

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

Ir vairākas citas heterozes hipotēzes. Interesantākais no tiem hipotēze par gēnu kompensācijas kompleksu, ko ierosināja pašmāju ģenētiķis V.A. Struņņikovs. Tās būtība ir šāda. Lai ir mutācijas, kas ievērojami samazina dzīvotspēju un produktivitāti. Selekcijas rezultātā homozigotos veidojas kompensējošs gēnu komplekss, kas lielā mērā neitralizē mutāciju kaitīgo ietekmi. Ja tad šāda mutācijas forma tiek krustota ar normālu (bez mutācijām) un tādējādi mutācijas tiek pārnestas uz heterozigotu stāvokli, t.i. neitralizē to darbību ar normālu alēli, tad kompensācijas komplekss, kas izveidojies saistībā ar mutācijām, nodrošinās heterozi.

Tādējādi, neskatoties uz to, ka heterozes ģenētiskais pamats vēl nav pilnībā noskaidrots, viens ir skaidrs: pozitīvu lomu hibrīdos spēlē augsta heterozigotiskums, kas izraisa paaugstinātas fizioloģiskās aktivitātes izpausmes.

4. Starpsugu augu hibrīdu neauglības pārvarēšana

Attālā hibridizācija netiek plaši izmantota selekcijā iegūto hibrīdu sterilitātes dēļ. Viens no izcilākajiem mūsdienu ģenētikas un selekcijas sasniegumiem ir starpsugu hibrīdu neauglības pārvarēšanas metodes izstrāde, kas dažos gadījumos noved pie normāli vaislas hibrīdu iegūšanas. Pirmo reizi tas tika sasniegts 1922.–1924. Krievu ģenētiķis, students N.I. Vavilovs, Georgijs Dmitrijevičs Karpečenko (1899–1942), krustojot redīsus un kāpostus. Abām šīm sugām (diploīdajā komplektā) katrā ir 18 hromosomas. Attiecīgi viņu gametām ir 9 hromosomas katrā (haploīds komplekts). Hibrīdam ir 18 hromosomas, taču tas ir pilnīgi sterils, jo. "retās" un "kāpostu" hromosomas meiozē nekonjugējas viena ar otru.

Reto kāpostu hibrīds (rafanobrassika)

G.D. Karpečenko ar kolhicīna iedarbību dubultoja hibrīda hromosomu skaitu. Rezultātā hibrīdorganismā bija 36 hromosomas, kas sastāvēja no diviem pilniem diploīdiem redīsu un kāpostu komplektiem. Tas radīja normālas iespējas mejozei kā katrai hromosomai bija pāris. "Kāpostu" hromosomas tika konjugētas ar "kāposti", bet "retas" - ar "retas". Katrā gametā bija viens haploīds redīsu un kāpostu komplekts (9 + 9 = 18). Tiek sauktas sugas, kas vienā organismā apvienojušas dažādus genomus un pēc tam to daudzkārtēju pieaugumu allopoliploīdi. Zigotai atkal bija 36 hromosomas.

Tādējādi iegūtais kāpostu retu hibrīds, ko sauc par rafanobrassica, kļuva ražīgs. Hibrīds nesadalījās vecāku formās, jo redīsu un kāpostu hromosomas vienmēr nonāca kopā. Šis mākslīgais augs neizskatījās ne pēc redīsa, ne pēc kāposta. Pākstis sastāvēja no divām pusītēm, no kurām viena atgādināja kāpostu pāksti, otra – redīsu. Attālā hibridizācija apvienojumā ar hromosomu skaita dubultošanos (poliploīdija) noveda pie auglības atjaunošanas.

G.D. Karpečenko bija pirmais, kurš skaidri nodemonstrēja attiecības starp attālo hibridizāciju un poliploīdiju, iegūstot auglīgās formas. Tam ir liela nozīme gan evolūcijā, gan atlasē.

5. Somatisko mutāciju izmantošana augu selekcijā

Somatisko mutāciju izmantošana ir piemērojama veģetatīvi pavairojošu augu selekcijai. Caur veģetatīvā pavairošana ir iespējams saglabāt labvēlīgu somatisko mutāciju vai saglabāt un izplatīt jebkuru heterozigotu formu ar ekonomiski lietderīgām īpašībām. Piemēram, tikai ar veģetatīvās pavairošanas palīdzību tiek saglabātas daudzu augļu un ogu kultūru šķirņu īpašības. Seksuālās reprodukcijas laikā šķirņu, kas sastāv no heterozigotiem indivīdiem, īpašības netiek saglabātas, un notiek to šķelšanās.

6. Mākslīgā selekcija augu selekcijā

Kā jau teicām, hibridizācija ir efektīva selekcijā tikai kombinācijā ar selekciju. Stādu selekcijā izmanto gan masu, gan individuālo selekciju.

Masu atlases laikā liels skaits indivīdi izvēlas augu grupu ar labākajiem fenotipiem, kuru genotipi nav zināmi. Masu selekciju veic starp apputeksnētajiem augiem. Kopīga atlasīto augu audzēšana veicina to brīvu krustošanos, kas izraisa indivīdu heterozigotiskumu. Masveida atlase tiek veikta atkārtoti vairākās nākamajās paaudzēs. Pie tā ķeras gadījumos, kad salīdzinoši ātri nepieciešams uzlabot vienu vai otru šķirni. Bet modifikācijas mainīguma klātbūtne samazina masu selekcijā audzēto šķirņu vērtību.

Individuālā selekcija augu selekcijā tiek izmantota kā saglabāšanas veids reprodukcijai. labākie augi. Tos audzē izolēti viens no otra, lai pēcnācējos identificētu vērtīgās īpašības, salīdzinot ar sākotnējām formām un savā starpā. Kā jau zināms, visbiežāk pašapputes augi ir individuālās selekcijas objekts, un tās rezultāts ir tīras līnijas.

7. Dabiskās atlases loma augu selekcijā

Dabiskajai atlasei ir izšķiroša loma audzēšanā. Uz jebkuru augu tā dzīves laikā iedarbojas vesela virkne vides faktoru, un tam jābūt izturīgam pret kaitēkļiem un slimībām, pielāgotam noteiktam temperatūras un ūdens režīmam. Tāpēc dabiskās atlases dēļ indivīdi veido adaptācijas videi. Vienlīdz produktīvi kultivēti augi nevar būt nevienā vietā. Šķirnes tiek klasificētas dabiskās atlases ietekmē.

8. Inducētā mutaģenēze, poliploīdija un to izmantošana augu selekcijā

Inducētās mutaģenēzes pamatā ir dažādu starojumu un ķīmisko mutagēnu ietekme uz ķermeni, lai iegūtu mutācijas. Mutagēni ļauj iegūt plašu dažādu mutāciju klāstu. No 1000 mākslīgi iegūtām mutācijām 1-2000 izrādās labvēlīgas. Bet šajā gadījumā ir nepieciešama stingra individuāla mutantu formu atlase un turpmākais darbs ar viņiem.

Mutaģenēzes metodes veiksmīgi tiek izmantotas augu selekcijā. Tagad pasaulē ir izveidots vairāk nekā 1 tūkstotis šķirņu, kas ved ciltsrakstu no atsevišķiem mutantu augiem, kas iegūti mākslīgās mutaģenēzes rezultātā. Zināma šķirne vasaras kvieši Novosibirskaja 67 iegūti Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas filiāles Citoloģijas un ģenētikas institūtā pēc šķirnes Novosibirskaja 7 sākotnējā materiāla sēklu apstrādes. rentgenstari. Šai šķirnei ir īsi un spēcīgi salmi, kas neļauj augiem izgulēties ražas novākšanas periodā.

Augu selekcijā plaši tiek izmantota arī poliploīdu formu iegūšanas metode. Poliploīdija ir genoma mutācijas veids, un tas sastāv no vairākkārtēja hromosomu skaita palielināšanās salīdzinājumā ar haploīdu. Poliploīdas formas var iegūt, sēklas apstrādājot ar kolhicīnu to dīgšanas laikā.

Vairākkārtēju hromosomu skaita palielināšanos pavada sēklu un augļu masas palielināšanās, kā rezultātā palielinās lauksaimniecības augu raža. Akadēmiķis P.M. Žukovskis: "Cilvēce pārtiek un ģērbjas galvenokārt no poliploidijas produktiem." Krievijā eksperimentāli iegūts poliploīds kartupeļu šķirnes, kvieši, cukurbietes, griķi un citi kultivētie augi.

III. Zināšanu nostiprināšana

Vispārēja saruna jauna materiāla apguves gaitā.

IV. Mājasdarbs

Izpētīt mācību grāmatas rindkopu (selekcionēšanā ņemtās augu bioloģijas pazīmes, galvenās augu selekcijas metodes un to īpašības).

Turpinājums sekos

mākslīgā atlase. Lai pamatotu savvaļas dzīvnieku attīstības vēsturisko principu, Darvins padziļināti pētīja gadsimtiem seno lauksaimniecības un lopkopības praksi un nonāca pie secinājuma, ka mājdzīvnieku šķirņu un kultivēto augu šķirņu daudzveidība ir mainīguma, iedzimtības un mākslīgas sekas. atlase.

Mākslīgo selekciju veic cilvēks, un tā var būt divējāda: apzināta (metodiska) - saskaņā ar mērķi, ko selekcionārs sev izvirza, un bezsamaņā, kad cilvēks neizvirza sev mērķi audzēt šķirni vai šķirni ar iepriekš noteiktām īpašībām. , bet vienkārši likvidē mazāk vērtīgus indivīdus un atstāj labāko cilts ziņā. Cilvēks ir veicis neapzinātu atlasi daudzus gadu tūkstošus: pat mežoņi bada laikā atstāja ciltij noderīgākus dzīvniekus, bet nogalināja mazāk vērtīgos. Nelabvēlīgos periodos pirmatnējais cilvēks galvenokārt izmantoja nesālītus augļus vai mazākas sēklas, un šajā gadījumā arī veica selekciju, bet neapzināti. Visos šādas selekcijas gadījumos produktīvākās dzīvnieku formas un ne tikai produktīvas šķirnes augiem, lai gan cilvēks šeit darbojās kā akls selekcijas faktors, kas var būt jebkurš cits vides faktors. .viens

Daudzas vērtīgas formas ir izaudzētas ar gadsimtiem ilgo mākslīgās atlases praksi. Jo īpaši līdz XIX gadsimta vidum. lauksaimniecības praksē, tuksnešos, ir reģistrētas vairāk nekā 300 kviešu šķirnes Ziemeļāfrika Tika kultivētas 38 dateļpalmu šķirnes, Polinēzijā - 24 maizes augļu formas un tikpat daudz banānu šķirņu, Ķīnā - 63 bambusa šķirnes. Bija ap 1000 vīnogu šķirņu, vairāk nekā 300 ērkšķogu, ap 400 liellopu šķirņu, 250 aitu šķirņu, 350 suņu šķirņu, 150 šķirņu baložu, daudzas vērtīgas šķirnes truši, vistas, pīles uc Sugas noturības atbalstītāji uzskatīja, ka katra šāda šķirne vai šķirne ir cēlusies no tās tiešā priekšteča. Taču Darvins pierādīja, ka dzīvnieku šķirņu un kultivēto augu šķirņu daudzveidības avots ir viens vai neliels skaits savvaļas senču, kuru pēcnācējus cilvēks pārveidojis dažādos virzienos atbilstoši saviem ekonomiskajiem mērķiem, gaumei un interesēm. Šajā gadījumā selekcionārs izmantoja izvēlētajām formām raksturīgo iedzimto mainīgumu.

Darvins nošķīra noteiktu (tagad sauktu par modifikāciju) un nenoteiktu mainīgumu. Ar noteiktu vai grupu mainīgumu visi vai gandrīz visi vieniem un tiem pašiem apstākļiem pakļauto indivīdu pēcnācēji mainās vienā virzienā; piemēram, kad trūkst barības, dzīvnieki zaudē svaru, aukstā klimatā zīdītājiem ir biezāks apmatojums 1 t.viena orta, viena šķirne, viena suga. Pašlaik šo mainīguma veidu sauc par genotipisku. Mainīgums tiek pārnests uz pēcnācējiem ne tikai dzimumvairošanās, bet arī veģetatīvās vairošanās laikā: bieži vien augam izaug dzinumi ar jaunām īpašībām vai veidojas pumpuri, no kuriem veidojas augļi ar jaunām īpašībām (vīnogas, ērkšķogas) - mutācijas rezultātā augā. nieru somatiskā šūna.

Mainīguma parādībās Darvins atklāja vairākas svarīgas likumsakarības, proti: mainoties vienam orgānam vai pazīmei, var mainīties arī citi. Piemēram, vingrotā muskuļa piestiprināšanas vietā pie kaula veidojas cekuls, bridējputniem kakls pagarinās vienlaikus ar ekstremitāšu pagarināšanu, aitu apmatojuma biezums attiecīgi mainās, palielinoties muskuļa biezumam. āda. Šādu mainīgumu sauc par korelatīvu vai korelatīvu. Pamatojoties uz korelatīvo mainīgumu, selekcionārs var paredzēt noteiktas novirzes no sākotnējās formas un atlasīt vēlamajā virzienā.

Dabiskā izlase atšķirībā no mākslīgā, tas tiek veikts pašā dabā un sastāv no konkrētas vides apstākļiem vispiemērotāko indivīdu atlases sugās. Darvins atklāja zināmu kopību mākslīgās un dabiskās atlases mehānismā: pirmajā atlases formā rezultātos iemiesojas cilvēka apzinātā vai neapzinātā griba, otrajā dominē dabas likumi. Abos gadījumos tiek radītas jaunas formas, tomēr ar mākslīgo selekciju, neskatoties uz to, ka mainīgums ietekmē visus dzīvnieku un augu orgānus un īpašības, iegūtās dzīvnieku šķirnes un augu šķirnes saglabā īpašības, kas ir noderīgas cilvēkiem, bet ne organismiem. paši. Gluži pretēji, dabiskā atlase saglabā indivīdus, kuros izmaiņas ir labvēlīgas viņu pašu eksistencei noteiktos apstākļos.

Dabā pastāvīgi tiek novērota noteikta un nenoteikta mainība. Tā intensitāte šeit ir mazāk izteikta nekā iekšzemes formās, kopš izmaiņām dabiska vide notiek mānīgi un ārkārtīgi lēni. Indivīdu jaunā kvalitatīvā neviendabība sugās it kā ienes daudzus "kandidātus" evolūcijas arēnā, atstājot dabisko atlasi, lai noraidītu tos, kuri ir mazāk pielāgoti izdzīvošanai. Dabiskās "izkaušanas" process, pēc Darvina domām, tiek veikts, pamatojoties uz mainīgumu, cīņu par eksistenci un dabisko atlasi. Materiālu dabiskajai atlasei nodrošina organismu nenoteiktā (genotipiskā) mainība. Šī iemesla dēļ jebkura savvaļas (kā arī mājas) organismu pāra pēcnācēji izrādās neviendabīgi. Ja izmaiņas ir labvēlīgas, tas palielina izdzīvošanas un pēcnācēju izredzes. Jebkuras organismam kaitīgas izmaiņas neizbēgami novedīs pie tā iznīcināšanas vai nespējas atstāt pēcnācējus. Indivīda izdzīvošana vai nāve ir gala rezultāts "cīņai par eksistenci", ko Darvins saprata nevis tiešā, bet pārnestā nozīmē. Viņš izdalīja trīs cīņas par eksistenci formas:

A) intraspecific - visspēcīgākais, jo vienas sugas indivīdiem ir nepieciešami līdzīgi barības avoti, kas arī ir ierobežoti līdzīgos vairošanās apstākļos, tās pašas patversmes;

C) dzīvo organismu cīņa ar nedzīvās dabas faktoriem - vides apstākļi sausuma laikā, plūdi, agrās salnas, krusa, iet bojā daudzi mazi dzīvnieki, putni, tārpi, kukaiņi, zāles.

Visu šo sarežģīto attiecību rezultātā daudzi organismi iet bojā vai, novājināti, neatstāj pēcnācējus. Personas ar vismaz minimālām labvēlīgām izmaiņām izdzīvo. Adaptīvās pazīmes un īpašības neparādās uzreiz, tās uzkrājas dabiskā atlase no paaudzes paaudzē, kas noved pie tā, ka pēcteči atšķiras no saviem senčiem sugas un augstākā sistemātiskā līmenī.

Cīņa par esamību ir neizbēgama saistībā ar intensīvo vairošanos, kas pastāv dabā. Šis modelis nepazīst izņēmumus. Vienmēr piedzimst vairāk organismu nekā tie, kas spēj izdzīvot līdz pilngadībai un atstāt pēcnācējus. Aprēķini liecina: ja visas dzimušās peles izdzīvotu, tad septiņu gadu laikā viena pāra pēcnācēji aizņemtu visu zemi globuss. Mencas mātīte vienlaikus izdēj līdz 10 miljoniem olu, viens ganu maisa augs ražo 73 tūkstošus sēklu, vēdrāce - 446 500 u.c. ģeometriskā progresija vairošanās" nekad netiek veikta, jo starp organismiem notiek cīņa par telpu, pārtiku, pajumti no ienaidniekiem, konkurence dzimumpartnera izvēlē, cīņa par izdzīvošanu ar temperatūras, mitruma, apgaismojuma svārstībām utt. Šajā "cīņā" lielākā daļa dzimušo mirst, neatstājot pēcnācējus, un tāpēc dabā katras sugas īpatņu skaits vidēji paliek nemainīgs.

Tabula Atlases formas (T.L. Bogdanova. Bioloģija. Uzdevumi un vingrinājumi. Rokasgrāmata reflektantiem uz augstskolām. M., 1991)

Rādītāji	mākslīgā atlase	Dabiskā izlase
Sākotnējais materiāls atlasei		Atsevišķas ķermeņa pazīmes
Izvēles faktors		Vides apstākļi (dzīvā un nedzīvā daba)
Mainīt ceļu:
labvēlīgs	Atlasīts, kļūsti produktīvs	Palikt, uzkrāties, tikt mantotam
nelabvēlīgs	Atlasīts, izmests, iznīcināts	Cīņā par eksistenci iznīcināts
Darbības raksturs	Radošs - virzīta zīmju uzkrāšana cilvēka labā	Radošs - adaptīvo īpašību atlase indivīda, populācijas, sugas labā, kas noved pie jaunu formu rašanās
Atlases rezultāts	Jaunas augu šķirnes, dzīvnieku šķirnes, mikroorganismu celmi	Jaunas sugas
Atlases veidlapas	Mise; individuāls; bezsamaņā (spontāni); metodisks (apzināts)	Braukšana, noviržu atbalstīšana mainīgos vides apstākļos; stabilizējot, saglabājot vidējā reakcijas ātruma noturību nemainīgos vides apstākļos

Tiek aplūkota mākslīgās atlases doktrīna. Mūsu rakstā mēs analizēsim šīs koncepcijas galvenās īpašības, veidus un iezīmes.

Evolūcijas virzītājspēki

Saskaņā ar evolūcijas teorija, mūsdienīgi skati radās vairāku savvaļas dzīvnieku adaptīvo izmaiņu rezultātā. Kādu procesu ietekmē tas notika? Tie ietver iedzimtu mainīgumu un cīņu par eksistenci, kuras sekas ir dabiskā atlase. Pēdējās būtība ir visatbilstošāko sugu dominējošā izdzīvošana. Dabā tas notiek arī tagad.

Mākslīgās atlases raksturojums

Cilvēks jau sen ir iemācījies izmantot selekciju, lai iegūtu sugas ar noderīgām īpašībām. Lai to izdarītu, viņš izglābj produktīvāko indivīdu pēcnācējus. Šo atlases veidu sauc par mākslīgo. Tās mērķis ir nest vērtīgu ekonomiskās attiecības augi un mikroorganismu celmi.

To veidošanās sākās ar savvaļas sugu pieradināšanu un kultivēšanu. Piemēram, visām mūsdienu suņu šķirnēm ir viens sencis, kas ir vilks. Sākotnēji mākslīgās atlases galvenā īpašība bija tās neapzinātais raksturs. Tas nozīmē, ka cilvēks to veica bez konkrēta mērķa. Viņš atstāja lielākos dzīvnieku īpatņus vairošanai un labākās sēklas sējai nākamgad. Pārtikai izmantoja mazāk vērtīgus eksemplārus. Šāda procesa rezultāti būs redzami tikai pēc ilga laika.

Kā panākt jaunu īpašību parādīšanos pašapputes augos un dzīvniekos, kas spēj pašataugļoties? Šajā gadījumā audzētāji izmanto mutācijas - pēkšņas pēkšņas izmaiņas genotipā, kas rodas noteiktu faktoru darbības rezultātā. Tos sauc par mutagēniem. Tas ir pierādīts eksperimentāli. Ja tiek veikta augu pašapputes ar lielākajām sēklām, tad noderīgas pazīmes neparādās pat pēc sešām paaudzēm.

Apzināta atlase ir efektīvāka. To sauc arī par metodisku. Tajā pašā laikā cilvēks apzināti secina mākslīgs izskats ar īpašām īpašībām. Šāda atlase tiek veikta vairākās paaudzēs, līdz tiek sasniegts vēlamais rezultāts.

Mākslīgās un dabiskās atlases salīdzinošās īpašības

Abiem atlases veidiem ir vairākas līdzīgas funkcijas. To pamatā ir iedzimta mainība - organismu īpašība pārnest noteiktas pazīmes un pēcnācēju attīstības īpatnības. Abos gadījumos vērtīgas ir īpašības, kas palielina indivīdu dzīvotspēju. Dabiskajā atlasē sugas, kurām nav labvēlīgu pārmaiņu, iet bojā cīņas par eksistenci rezultātā. Un ar mākslīgiem tie tiek noraidīti vai iznīcināti.

Mākslīgās atlases galvenā īpašība ir cilvēka tieša līdzdalība un augstais rezultātu iegūšanas līmenis. Nepieciešamās izmaiņas var panākt 10 līdz 20 gadu laikā. Dabā šie procesi ilgst simtiem un pat miljonus gadu.

Masu atlase

Ir divi mākslīgās atlases veidi. Viens no tiem ir masīvs. Šajā gadījumā labvēlīgās īpašības izejmateriālu nosaka tikai, pamatojoties uz fenotipiskām pazīmēm. Tādējādi cilvēks vizuāli nosaka, kuras sugas izmantot tālākai pavairošanai un audzēšanai.

Šāda mākslīga atlase ir izmantošanas piemērs vienkāršas metodes izlasē. To izmanto diezgan bieži, taču tam ir vairāki trūkumi. Neskatoties uz ārējo līdzību, indivīdi var būt ģenētiski neviendabīgi: heterozigoti vai homozigoti attiecībā uz dominējošo alēli. Šajā gadījumā atlases efektivitāte ir ievērojami samazināta. Paredzamais rezultāts parādīsies tikai heterozigotu krustošanas gadījumā. Bet nākamajās paaudzēs labvēlīgo īpašību izpausme samazināsies, jo palielināsies homozigotu organismu skaits.

Individuāla atlase

Šai veidlapai ir vairākas priekšrocības. Individuālā mākslīgā atlase, kuras piemērus mēs apsveram, tiek veikta, ņemot vērā izejmateriāla genotipu. Šim nolūkam tiek izmantota krustojumu analīzes metode, kā arī ciltsrakstu izpēte.

Pēc vecāku pāru izvēles tiek izmantota krustošanas sistēma - hibridizācija. To var veikt vienā vai dažādos veidos. Jebkurā gadījumā audzētāji saskaras ar vairākām grūtībām. Tātad pēc virknes radniecīgu krustojumu pēcnācēju homozigotiskums palielinās. Tā sekas ir līnijas deģenerācija, vājināšanās un nāve. Bet šī metode ir ideāli piemērota tīru līniju iegūšanai.

Ar nesaistītu krustošanu sākotnēji palielinās heterozigotitāte. Tas noved pie hibrīda spara parādīšanās pirmās paaudzes pēcnācējiem. Šo parādību sauc par heterozi. Tajā pašā laikā hibrīdiem ir lielāka dzīvotspēja nekā viņu vecākiem. Bet nākamajās paaudzēs šis efekts vājinās.

Tātad mākslīgās atlases galvenās īpašības ietver virzītu cilvēka darbību, strauju rezultātu iegūšanas tempu un selekcijas materiāla genotipa īpašību ņemšanu vērā.

PRAKTISKAIS DARBS № 4

Temats:Dabiskās un mākslīgās atlases salīdzinājums.

Mērķis:Sniedziet salīdzinošu dabiskās un mākslīgās atlases aprakstu, atrodiet līdzības un atšķirības, noskaidrojiet dabiskās un mākslīgās atlases lomu.

Aprīkojums:cilne. dabiskā atlase, mākslīgā atlase.

Darba process

1. Dabiskā atlase ir noteiktas sugas organismu izdzīvošana un vairošanās, kas ir visvairāk pielāgoti vides apstākļiem. Mākslīgā selekcija ir jaunu noteiktas sugas organismu šķirņu audzēšana, ko veic cilvēks.

№ *p/p*	*Īpašības*	*Atlases veids*
№ *p/p*	*Īpašības*	*Dabiski*	*Mākslīgais*
	Evolūcijas pārmaiņu avots	Iedzimta mainīgums, cīņa par eksistenci	iedzimta mainīgums
	Cēlonis	Vides faktoru un populācijas lieluma ietekme	Cilvēciskais faktors
	Dzinējspēks	Evolūcija	Izlases
	Kādas veidlapas tiek saglabātas	Veidlapas ar dzīvības pazīmēm, kas pielāgotas videi	Veidlapas ar cilvēkiem noderīgām funkcijām. Šīs pazīmes var kaitēt ķermenim
	Kādas formas tiek likvidētas	Veidlapas, kas nav dzīvotspējīgas vai nav pielāgotas vides apstākļiem	Veidlapas ar cilvēkam nepieciešamām pazīmēm
	Atlases sekas	Jaunu sugu veidošanās: a) stabilizējošs b) braukšana c) pārsprāgt	Jaunu šķirņu un šķirņu audzēšana: a) apzināts b) bezsamaņā
	Atlases veidi

Secinājums:Līdzības: mākslīgās un dabiskās atlases evolūcijas izmaiņu pamats vai avots ir iedzimta mainība. Dabiskās un mākslīgās atlases rezultātā veidojas jaunas organiskās formas.

Atšķirību iezīmes: Dabiskās atlases pamatā ir iedzimta mainīgums un cīņa par eksistenci. Tas ir galvenais evolūcijas virzītājspēks. Tas vienmēr darbojas organisma, populācijas un visas sugas labā, jo tas veicina visatbilstošāko organismu izdzīvošanu.

No dažādām iedzimtajām izmaiņām paliek tikai tās, kas atbilst eksistences nosacījumiem. Šīs izmaiņas galu galā noved pie jaunu organismu veidu rašanās.

Tā ir dabiskās atlases radošā loma.

Ir dabiskās atlases veidi: stabilizējošs, braukšanas un rozryvayuchy (traucējošs): a) stabilizējošā atlase - tiek samazināta līdz indivīdu likvidēšanai ar lielu pazīmes novirzi no stabilas (vidējās). Tas saglabā fenotipa noturību stabilos apstākļos; b) Braukšana - darbojas eksistences apstākļu izmaiņu gadījumā un tiek samazināta līdz indivīdu ar stabilām iezīmēm likvidēšanai. Notiek reakcijas normas nobīde noteiktā virzienā; c) Traucējošs - darbojas nestabilos apstākļos un ir samazināts līdz indivīdu likvidēšanai ar vidējiem, vidējiem raksturlielumiem un ekstrēmo tipu saglabāšanu. Izraisa populācijas polimorfismu.

Mākslīgo atlasi veic cilvēks, kurš atlasa un uzglabā dzīvajos organismos tikai sev noderīgas īpašības. Mākslīgās atlases radošā loma ir jaunu audzēšana. augu šķirnes, dzīvnieku šķirnes un mikroorganismu celmi. Mākslīgā atlase var būt apzināta un neapzināta: a). Bezsamaņā – kad cilvēks neapzināti izvēlas