Досягнення сучасної селекції

Виконав учень 11 "В" класу середньої школи № 46

Хабибулин Дмитро

Саратов 2002

Зміст

| 1 | Що таке селекція | стр. 3 |
| |------------------------------------------------ | |
| | --- | |
3-7 |
| |--------------------- | |
| 3 | Досягнення сучасних селекціонерів | стр. 7-8 |
| |---------------------- | |
| 4 | Селекція НІІСХ «Еліта» | стр. 8-10 |
| |---------------------------------------- | |
| 5 | Зв'язок селекції з генетикою | стр. 10-11 |
| |---------------------------------------- | |

1. Що таке селекція

Слово "селекція" походить від лат. "selectio", що в перекладі означає
"вибір, відбір". Селекція - це наука, яка розробляє нові шляхи іметоди отримання сортів рослин та їх гібридів, порід тварин. Це також ігалузь сільського господарства, що займається виведенням нових сортів і порід зпотрібними для людини властивостями: високою продуктивністю, визначенимиякостями продукції, несприйнятливих до хвороб, добре пристосованих дотих чи інших умов зростання.

Селекція - штучна еволюція, що спрямовується волею людини.

(За Н. І. Вавілову)

2. Завдання сучасної селекції та її методи

Основні методи, що застосовуються в селекції.

Основа будь-якого сорту рослин чи породи тварин - родоначальник. Йогоцінність полягає в накопиченні в генотипі багатьох генів, що обумовлюютьвисоку продуктивність або інші потрібні якості. Потомство від видатногородоначальника, схоже з ним за фенотипом і генотипом становить лініїтварин або рослин. Вони підтримуються цілеспрямованим відбором.
Особливо відбір застосовується у тваринництві, де відбір виробниківвідіграє провідну роль у племінну справу. У народі кажуть:
"Виробник - половина стада".

Гібридизація

гібридизацією називають схрещування організмів з різноюспадковістю. У результаті одержують новий організм, що поєднуєспадкові задатки батьків. Для першого покоління гібридів частохарактерний гетерозис. При гетерозису при схрещуванні організмів з різноюспадковістю відбувається біохімічне збагачення гібрида, у ньогопосилюється обмін речовин. У наступних поколіннях ефект гетерозисупоступово згасає. У вегетативно розмножуються рослин (картопля,плодові та ягідні культури) можливе закріплення гетерозису в потомство.
Гібридизація застосовують для отримання цінних форм рослин і тварин.
Схрещування особин, що належать до різних видів, називають віддаленоюгібридизацією, а схрещування підвидів, сортів рослин чи порід тварин --внутрішньовидової. У зоотехнії (наука про розведення, годівлі, зміст іправильного використання сільськогосподарських тварин, теоретичнаоснова тваринництва) розрізняють власне гібридизацію і міжпороднесхрещування тварин, потомство від яких називається помісну, гібриди.
Помісі легко схрещуються між собою і дають потомство.

Процес гібридизації, переважно природною, спостерігали дужедавно. Гібриди від схрещування коня з ослом (мул, той мул) існували вжеза 2000 років до н.е. Штучні гібриди (при схрещуванні гвоздик) впершеотримав англійський садівник Т. Ферчайлд в 1717 році. Велика кількість дослідів згібридизації провів Чарльз Дарвін.

гібридизації, особливо форм і сортів в межах одного виду широковикористовують в селекції рослин, за допомогою методу гібридизації створенобільшість сучасних сортів сільськогосподарських культур.

поліплоїдії

У 1892 році російський ботанік І.І. Герасимов досліджував впливтемператури на клітини зеленої водорості спірогира і виявив дивнеявище - зміна числа ядер в клітині. Після впливу низькоїтемпературою або снодійним (хлороформом і хлоралгідрату) він спостерігавпоява клітин без ядер, а також з двома ядрами. Перші незабаром гинули,а клітини з двома ядрами успішно ділилися. При підрахунку хромосом виявилося,що їх удвічі більше, ніж у звичайних клітинах. Так було відкрито спадковезміна, пов'язане з мутацією генотипу, тобто всього набору хромосом вклітині. Воно отримало назву поліплоїдії, а організми зі збільшеним числомхромосом - поліплоїдії.

У природі добре налагоджені механізми, що забезпечують збереженнясталості генетичного матеріалу. Кожна материнська клітина при розподіліна дві дочірні суворо розподіляє спадкове речовина порівну. Пристатевому розмноженні новий організм утворюється в результаті злиття чоловічоїі жіночої гамети. Щоб збереглося сталість хромосом у батьків іпотомства, кожна гамета повинна містити половину числа хромосом звичайноїклітини. І справді, відбувається зменшення в два рази числа хромосом,або, як назваливчені редукційний розподіл клітини, при якому в кожну гаметпотрапляє лише одна з двох гомологічних хромосом. Отже, гаметамістить гаплоїдний набір хромосом - тобто по одній від кожноїгомологічною пари. Всі соматичні клітини диплоїдні. У них дванабору хромосом, з яких одна надійшов від материнськогоорганізму, а інший від батькового.

поліплоїдії успішно використовується в селекції.

Мутагенез

У 20-х роках стало розвиватися мутаційна генетика - вчення провиникнення мутацій, тобто таких змін ознак організмів, якіпередаються у спадок. Мутації виникають в статевих клітинах.

Радянський вчений Н.І. Вавилов встановив, що у споріднених рослинвиникають подібні мутаційні зміни, наприклад у пшениці у забарвленніколоса, остистого. Ця закономірність пояснюється подібним складом генів ухромосомах споріднених видів. Відкриття Н.І. Вавілова отримало назвузакону гомологічних рядів. На підставі його можна передбачати появутих чи інших змін у культурних рослин.

Мінливість організмів - один з найважливіших проявів життя. Уприроді не існує двох абсолютно подібних особин. Відмінності зумовленіспадковими і зовнішніми чинниками. Тому мінливість організміввиражається у двох формах: спадкової та модифікаційний.

Зовнішній вигляд оточуючих нас організмів - це результат складноговзаємодії їх спадкової основи та факторів навколишнього середовища. Кожнерослина в різних умовах виглядає по-різному. Наприклад, у вологий рік урослин великі, м'ясисті листя, а в посушливий - дрібні, тонкі. Якщо бвологи призвело б до їх загибелі. Властивість організмів реагувати на змінунавколишнього середовища названо нормою реакції.

модифікаційних мінливість грає величезну роль у збереженні іпоширенні виду. Еволюція відбувається за рахунок спадкових змін,мутацій і рекомбінації спадкових факторів.

У одного й того ж організму стабільність генів різна: один генможе мутувати у кілька разів частіше іншого. Відмінності в мутабельностівідзначені не тільки між різними генами, але й різними формами виду.
Схильність до мутірованію не однакова і в різних видів. На частотумутірованія впливають фізіологічні і біохімічні зміни,що відбуваються в клітині під впливом зовнішніх умов. Під дією деякихзовнішніх факторів кількість мутацій збільшується в сотні разів.

Мутації з'являються в клітинах будь-яких тканин багатоклітинного організму.
Якщо вони виникли в статевих клітинах, їх називають генеративних, в клітинахінших тканин тіла соматичними. Цінність мутації різна, вонаобумовлена типом розмноження організму. Генеративні мутації виявляються узародків наступного покоління, а соматичні - тільки у тієї особи, уякої вони виникли, і по спадку іншому поколінню не передаються.

Різновид соматичних мутацій у рослин - почковие мутації,що з'являються в меристемних клітинах точки росту стебла. Розвинувся з цієїклітини втечу повністю має мутантний ознака. Раніше ці мутації називалиспорту. З такого спорту, виявленого у сорту яблуні Антонівкамогилевская біла, І.В. Мічурін отримав відомий сорт Антонівкашестісотграммовая. Багато найкращі американські сорти яблуні також булистворені використанням почкових мутацій. Цілий ряд цінних сортів картоплітакож відбувається спонтанно виниклих форм з соматичними мутаціями.

До мутацій прийнято відносити різного роду генетичні перетворення,пов'язані з ядром і цитоплазмою клітини. Причиною мутації можуть бутихімічні зміни гена, дрібні і великі перебудови хромосом, зміначисла хромосом, а також зміни органел цитоплазми. Звідси назварізних типів мутацій. Генні або точкове мутації зачіпають змінимолекулярної структури молекули ДНК. Відбувається заміна або включення однієїпари азотистих основ, а також випаданні декількох їх пар. Результатдії генних мутацій - освіта білка нового типу або відсутністьбілка з-за перешкоди його синтезу. Мутації, пов'язані з розривами таперебудовами хромосом, називають хромосомними.

Причиною виникнення мутацій в природних умовах поки з повноюдостовірністю не встановлені. Мутації проводяться штучним шляхомвідбуваються за рахунок дії радіацією, дією хімічних речовин.

Застосування селекції

У сільському господарстві

У сільському господарстві нашої країни посилено застосовується селекція длявиведення нових сортів рослин. Завдяки їй вдалося в десятки разів, попорівняно з 1917 роком підвищити врожайність багатьох видів рослин наодиницю площі. Рослини, виведені нашими селекціонерами успішновирощуються не тільки в Росії, але і за її межами. Сорти інтенсивноготипу, виведені П.П. Лук'яненко (Безоста-1, Аврора, Кавказ), В.Н. Ремесло
(Миронівська-808, Миронівська ювілейна, Іллічівка та інші), з урожайністю ввиробничих умовах 50-100 ц з 1 га займає в нашій країні іза кордоном мільйони гектарів.

У тваринництві

Завдяки роботам радянських селекціонерів у тваринництві виведеніцінні високопродуктивні породи великої рогатої худоби - Костромська,казахська білоголова; овець - асканійська, красноярська, казахськийархаромерінос та ін За допомогою селекції отримані каракульські вівці, що даютьшкурки різного забарвлення. У птахівництві створені лінії, що використовуються дляотримання скоростиглих гібридів м'ясного (бройлери) і яєчного напрямів.
Посилюються роботи із селекції нових видів та порід тварин, що відповідаютьвимогам індустріальних технологій тваринництва. Удосконалюютьсяплемінні і продуктивні якості худоби та птиці.

2. Досягнення вітчизняних селекціонерів

Сорт озимої пшениці Бестужев 1 (інтенсивного зростання), виведений П.П.
Лук'яненка з співробітниками Краснодарського інституту сільського господарства
(методом гібридизації географічно віддалених форм та індивідуальноговідбору). Врожайність його у виробничих умовах 40-50 ц з 1 га. Новіперспективні сорти Лук'яненко - Аврора і Кавказ - ще більш продуктивні -
55-70 ц з 1 га. У поширених сортів В.Н. Ремесло - Миронівська 808,
Миронівська Ювілейна, Іллічівка - врожайність на сортоділянках перевищує
100 ц з 1 га.

З сортів ярої пшениці найбільшу площу - 26 млн. га - в 1974 р.
(близько 60% посівів культури) займали посухостійкі зерна сорту
Саратовська 29, Саратовська 210, Саратовська 38 та ін Селекції НІІСХ Південно-
Сходу (А. П. Шехурдін, В. Н. Мамонтова) відомі роботи Ціціна повіддаленій гібридизації злаків. Їм вперше в світі отримані пшенично -пирейно гібриди, багаторічна і зернокормовая пшениця. У селекції пшениціособлива увага приділяється створенню високоврожайних короткостебельних зкомплексом корисних ознак сортів озимої і ярої пшениці для умовзрошуваного землеробства, гібридної пшениці високобілкових житньо-пшеничнихамрідіплоідов (трітікуле).

Досягнуті успіхи і в селекції кукурудзи. Створені і районовані навеликих площах високоврожайні гібриди. Буковинський 303 ТБ. Багато хто з нихв польових умовах дають 120-150 ц з 1 га зерна. М.Ш. Ходжіновим отриманівисоколізіновие гібриди (Краснодарський 303 ВЛ, Кубанський 4 ВЛ та ін)

4. Селекція інституту «Еліта»

Науково-дослідний ордена Трудового Червоного прапора інститутсільського господарства Південного Сходу організований в 1910 р.

До мережі інституту входять чотири досвідчених станції, державне дослідно -конструкторське бюро і дев'ять дослідно-виробничих господарств. Інститутмає в своєму розпорядженні земельними угіддями площею 110 тис. га, на якихапробуються адаптивні системи землеробства, нові технології обробітку івиробляються насіння вищих репродукцій районованих і нових сортівпольових культур селекції НІІСХ Південного Сходу в обсязі понад 50 тис. тоннщорічно.

У штаті інституту - 327 осіб. Наукових співробітників - 161, з нихдокторів наук - 13, кандидатів наук - 53.

Основні напрямки діяльності
1. Теоретичні дослідження з фізіології, генетиці та біохімії посухо-, жаро-та морозостійкості польових культур, генетиці репродуктивних систем рослин.
2. Вдосконалення біотехнологічних методів селекції рослин.
3. Селекція польових культур, що поєднують високу продуктивність, стійкість до біотичних і абіотичних стресором і якість зерна.
4. Розробка наукових основ адаптивно-ландшафтного землеробства та систем раціонального використання грунтової родючості.
5. Розробка низьковитратних, вологозберігаючою та екологічно безпечних технологій обробітку польових культур, технічних засобів і систем захисту рослин.
6. Поліпшення порід сільськогосподарських тварин, адаптованих до суворих умов південно-східного регіону Росії.

Результати роботи

В області фундаментальних досліджень:
V вивчені закономірності адаптивності рослин;
V розроблені методи створення посухостійких сортів польових культур;
V запропоновані методи використання клітинних технологій в селекції і насінництві;
V створені набори анеуплодних і ізогенних ліній пшениці, здійснено перенесення в пшеницю цінних чужорідних генів, вивчені ефекти генів;
V розроблені моделі посухостійких сортів пшениці, дан фізіологічний аналіз продукційного процесу в посівах пшениці, удосконалено методи оцінки сортів на потенційну продуктивність і стійкість до стресором в польових умовах.

В області селекції:

селекціонерам інституту і дослідних станцій створено 315 сортів. На 200рік в Російський Державний реєстр селекційних досягнень, допущенихдо використання, включено 103 сорти та гібриди, які вирощуються надесятках мільйонів гектарів:

Озима м'яка пшениця - Ершовская 10, Саратовська 90, Смуглянка,
Саратовська остиста;

Ярова м'яка пшениця - Альбідум 188, Альбідум 28, Альбідум 29,
Білянка, Ершовская 32, Л-503, Л-505, Прохорівка, Самсара, Саратовська
29,39,42,55,46,58,60,62,64,66, Південно-Східна 2;

Ярова тверда пшениця - Валентина, Краснокутка 6,10, Людмила,
Саратовська 57,59, Саратовська золотиста, Нік;

Озиме жито - Саратовська 4,5,6,7, Саратовська крупнозерная;

Яровий ячмінь - Нутанс 108,553,642; < p> Просо - Ільіновское, Саратовське 3,6,8,10;

Нут - краснокутський 28,36,123,195, Ювілейний, Заволзький;

Соя - Соер 1,3,4

Кукурудза - Белозерний 1МВ, Білозерка М, Мова та багато інших. ін

Соняшник - Саратовский 82,85, Скоростиглий, Скоростиглий 87, Степовий
81, Ювілейний 75, ЮВС 2,3;

Сорго зернове, Сорго цукрове, Люцерна, Еспарцет, Житняк та ін

У галузі тваринництва:

Створено заводські типи і лінії овець цигайської і ставропольської порід,пристосовані до суворих умов південного сходу. Ведуться дослідження зполіпшення генетичної структури стад великої рогатої худоби і свиней.

5. Зв'язок селекції з генетикою

Теоретичною основою селекції є генетика - наука про закониспадковості і мінливості організмів і методи керування ними. Вонавивчає закономірності успадкування ознак і властивостей батьківських форм,розробляє методи і прийоми управління спадковістю. Застосовуючи їх напрактиці при виведенні нових сортів рослин та порід тварин, людинаотримує потрібні форми організмів, а також управляє їх індивідуальнимрозвитком - онтогенезом.

Основи сучасної генетики заклав чеський вчений Г. Мендель, якийв 1865 році встановив принцип дискретності, або переривчастості, спадкуванніознак і властивостей організмів. У дослідах з горохом дослідник показав,що ознаки батьківських рослин при схрещуванні не знищуються і незмішуються а передаються потомству або у формі, характерної для одного збатьків, або у проміжній формі, знову проявляючись у подальшихпоколіннях в певних кількісних співвідношеннях. Його досліди довелитакже, що існують матеріальні носії спадковості, надаліназвані генами. Вони особливі для кожного організму.

На початку двадцятого століття американський біолог Т.Х. Морган обгрунтувавхромосомну теорію спадковості, згідно з якоюспадкові ознаки визначаються хромосомами - органоїдами ядра всіхклітин організму. Учений довів, що гени розташовані серед хромосомлінійно і що гени однієї хромосоми зчеплені між собою. Ознака зазвичайвизначається парою хромосом. При утворенні статевих клітин парніхромосоми розходяться. Повний їх набір відновлюється в заплідненоїклітині. Таким чином, новий організм отримує хромосоми від обохбатьків, а з ними успадковує ті чи інші ознаки.

У двадцятих роках виникли і стали розвиватися мутаційна іпопуляційна генетики. Популяційна генетика це область генетики,яка вивчає основні фактори еволюції - спадковість, мінливістьі відбір - у конкретних умовах зовнішнього середовища, популяції. Засновником цьогонапрямку був радянський вчений С.С. Четвериков. Мутаційні генетику мирозглянемо паралельно з мутагенезу.

У 30-і роки генетик Н.К. Кольцов припустив, що хромосоми - цегігантські молекули, передбачивши тим самим появу нового напряму внауці - молекулярної генетики.

Пізніше було доведено, що хромосоми складаються з білка і молекулдезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). У молекулах ДНК і закладенаспадкова інформація, програма синтезу білків, які є основоюжиття на Землі.

Сучасна генетика розвивається всебічно. У ній багатонапрямів. Виділяють генетику мікроорганізмів, рослин, тварин ілюдини. Генетика тісно пов'язана з іншими біологічними науками --еволюційним вченням, молекулярною біологією, біохімією. Вона єтеоретичною основою селекції. На основі генетичних досліджень булирозроблені методи отримання гібридів кукурудзи, соняшнику, цукровогобуряків, огірка, а також гібридів і гібридів тварин, що володіють внаслідокгетерозису (гетерозис-це прискорення зростання, збільшення розмірів, підвищенняжиттєздатності і продуктивності гібридів першого покоління в порівнянні збатьківськими організмами) підвищеною продуктивністю.