Методы селекций растений и животных - ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

Цели: сформировать у учащихся представление об основных методах селекционной работы с растениями и животными и их использовании в сельскохозяйственной практике; дать учащимся новые понятия о гетерозисе, инбридной депрессии, инбридинге, особенностях отдаленной гибридизации; отрабатывать умения применять знания закономерностей наследственности и изменчивости для обоснования методов селекции, сравнения сортов, пород, форм отбора и формулирования выводов; показать учащимся достижения отечественной селекции и дальнейшие перспективы развития этой области науки и практики.

Оборудование: таблицы “Мутационная изменчивость”, “Методы работы И.В. Мичурина. Отдаленная гибридизация”, “Полиплоидия у растений”; кинофильмы: “Гетерозис”, “Полиплоидия”; диафильм “Генетика в животноводстве”; карточки с текстами “Безостая-1”, “Украинская белая степная”.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение

Фронтальная работа

1. Охарактеризуйте первый этап селекции, раскройте его сущность.

2. Что вам известно о происхождении домашних животных?

3. Родоначальниками каких домашних животных стали:

а)дикий тур	г) тарпан
б) волк	д) кабан
в)муфлон	е) дикая банкивская курица

4. Каков вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции?

III. Изучение нового материала

1. Подготовка к изучению нового материала.

На доске:

Селекция животных и растений - одна из важнейших отраслей сельского хозяйства и биологической науки. Успешная работа селекционеров - основа благосостояния страны.

— Как вы понимаете это высказывание?

Возможный ответ: Одна из важнейших практических задач, решаемая селекцией — производство продовольствия. Для того чтобы обеспечить питанием все население нашей планеты, необходимо иметь высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных растений и породы животных, а также совершенные методы их выращивания.

— Какие методы используют селекционеры в своей деятельности, чтобы решить все поставленные задачи для достижения цели: получить новый сорт растения или новую породу животного?

— Рассмотрим два конкретных примера, иллюстрирующих селекционную работу по выведению сорта пшеницы Безостая—1 и породы свиньи Украинская белая степная.

2. Работа с текстом.

Учащимся раздаются карточки с текстами (См. приложение 2).

— Прочитайте текст. Определите, какими методами пользовались ученые при выведении нового сорта пшеницы и новой породы свиньи.

По ходу работы с текстами учащиеся выделяют методы, которые были использованы в селекции растения и животного.

Это:

1) В селекции пшеницы:

— подбор родительских пар (географически отдаленных форм одного вида);

— гибридизация (географически отдаленных форм внутри вида);

— отбор.

2) В селекции свиней:

— подбор родительских форм по хозяйственно ценным признакам;

— близкородственная гибридизация (скрещивание);

— жесткий отбор.

— Таким образом, основными методами селекции растений и животных были и остаются подбор родительских пар, гибридизация и отбор.

— Дадим характеристику этим методам селекции, а также некоторым другим, о которых в текстах ничего не говорилось.

— Прочитайте текст §3.14, с. 126—129 в учебнике А.А. Каменского (§27, с. 100—102 в учебнике И.Н. Пономаревой). Найдите характеристику главных методов селекции. С какой целью используются те или иные методы селекции?

— Найдите новые для вас термины, дайте им определения.

— Подумайте, какая информация вам будет необходима для заполнения таблицы “Основные методы селекции растений и животных” (таблицу см. в приложении 1).

Методы селекции	Селекция растений	Селекция животных

После работы с текстом проводится беседа, по ходу которой идет заполнение таблицы. Учитель поясняет трудные моменты и дает некоторую дополнительную информацию.

Дополнительный материал

1. Гибридизация (скрещивание) — это процесс создания гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала двух организмов в одном.

а) Отдаленная гибридизация — аутбридинг (от англ. “out” — вне и “breeding” — разведение) — скрещивание непосредственных форм. “Неродственность” подразумевает отсутствие общих предков в ближайших 4—6 поколениях. В связи в тем, что с уменьшением степени родства между скрещиваемыми увеличивается вероятность наличия у них разных аллелей определенных генов, аутбридинг используют для повышения или сохранения определенной степени гетерозиготности особей.

Аутбридинг имеет важное значение в селекции и разведении сельскохозяйственных животных и растений. На основе такого скрещивания получают гетерозисные формы, проводя межлинейные, межпородные (межсортовые), межродовые и межвидовые скрещивания.

Гетерозис — мощное развитие гибридов, подученных при скрешива нии неродственных форм различных линий, пород (сортов), родов и видов.

Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами.

Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гибридной силы зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%:

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одном; или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности.

Таким образом, в каждом очередном поколении гомозиготность повышается. пока все гетерозиготы практически не исчезнут.

Отдаленная гибридизация животных известна с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гамегогенез у гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются мериносы — порода овец с тонкой белой шерстью. Получены плодовитые гибриды от скрещивания белуги и стерляди - бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

б) Близкородственная гибридизация — инбридинг ( от англ, “in” — в, внутри и “breeding” — разведение), инцухт (по англ, “разведение в себе”) — близкородственное скрещивание сельскохозяйственных животных и принудительное самоопыление у перекрестноопыляющихся растений.

Инбридинг используется для получения “чистых линий” (см. схему выше).

Длительное близкородственное скрещивание у животных и самоопыление перекрестноопыляющихся растений приводит к постепенному измельчанию потомков и ослаблению их жизнеспособности. Проявляется инбридная депрессия.

Инбридная депрессия — снижение жизнеспособности и продуктивности у животных и растений, полученных путем инбридинга, вследствие перехода большинства генов в гомозиготное состояние, в том числе и мутантных.

С какой целью проводят инбридинг? Для выведения “чистых линий” (доминантной и рецессивной). Будут получены потомки, превосходящие по своим качествам родительские формы. Это явление, как нам уже известно, называется гибридной силой, или гетерозисом.

2. Искусственный отбор — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении особей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желательными свойствами.

Искусственный отбор проводят в виде двух основных форм:

а) массовый — выбраковка всех особей, по фенотипу не соответствующих породным или сортовым стандартам (его назначение — сохранение постоянства породных или сортовых качеств). Совместное выращивание отобранных особей способствует их свободному скрещиванию, ведет к гетерозиготности особей. Но гетерозиготность особей, наличие модификаций снижают ценность сорта, выведенного массовым отбором. Эта форма отбора наиболее древняя, она применяется в том случае, когда требуется быстро улучшить сорт, повысить его урожайность.

б) индивидуальный отбор — отбор отдельных особей с интересующими человека признаками, обеспечивающий совершенствование их качеств.

Возможности метода отбора ограниченны, так как из исходного сорта можно вывести лишь чистую линию (генетически однородное потомство, полученное индивидуальным отбором от одной особи или пары особей в ряде поколений), но нельзя получить новый признак. В связи с этим возникает необходимость использования других методов, с помощью которых удается вызвать новообразования. Роль гибридизация в этом мы уже рассмотрели, но это еще не все.

3. Экспериментальный (индуцированный) мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Ученые вывели мутагенный характер многих веществ, использование которых лежит в основе радиационного и химического мутагенеза.

Из тысячи искусственно полученных мутаций 1—2 оказываются полезными. В массе полученных изменений удается обнаружить и ценные в хозяйственном отношении, которые не возникают в естественных условиях. Воздействием мутагенами на организм можно добиться преобразования любого свойства. При этом у многих организмов возникают вредные мутации, которые ухудшают их качества. Отсюда следует, что с помощью лишь метода мутагенеза нельзя создать новый сорт, необходимы жесткий индивидуальный отбор мутантных форм и дальнейшая работа с ними — скрещивание, отбор. С помощью методов радиационного и химического мутагенеза созданы мутантные формы пшеницы, томатов, хлопчатника, картофеля, кукурузы, ячменя, овса, гороха, фасоли и др.

К числу мутаций относят и полиплоидию. Метод искусственного получения полиплоидов — это еще один метод селекции, используемый в селекции растений.

4. Метод получения полиплоидов. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные цветки, плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды — пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы, полиплоидного арбуза и др.

Полиплоидные растения получают искусственным путем, блокируя расхождение удвоившихся хромосом различными химическими веществами. Наиболее часто с этой целью применяют алкалоид колхицин, получаемый из растения безвременника.

В селекции животных этот метод не применяется, если не считать новый вид тутового шелкопряда.

5. В селекции животных используют метод испытания производителей по потомству.

Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными. Лучшим производителем считается тот, чья дочь покажет лучшие качества.

По возможности беседа сопровождается показом кадров диафильма, кинофрагментами, демонстрацией таблиц, муляжей, полиплоидных и гибридных растений.

IV. Закрепление

— Сделайте вывод, что общего и чем различаются методы селекции растений и животных и почему.

Вывод.

• Ведущее значение в селекционной работе играют: грамотный подбор родительских форм, скрещивание (гибридизация) и искусственный отбор форм, прошедших длительный путь исторического развития вместе с человеком.

• Эти методы используются в селекции растений и животных.

• Растения и животные имеют существенные различия, которые обусловливают специфику методов их селекции.

• В селекционной работе с животными необходимо учитывать следующие их особенности: способность размножаться только половым путем, немногочисленность потомства, в связи с последним высокая селективная ценность каждой особи и др.

Домашнее задание

По А.А. Каменскому: §3.14, записи в тетради, термины, вопросы после параграфа;

по И.Н. Пономаревой §27, 28, 30, записи в тетради, термины, вопросы после параграфа.

Индивидуальные задания: сообщения (см. урок №42 “Селекция микроорганизмов”).