Неродственное скрещивание это кратко

Обновлено: 30.06.2024

Селекция — это наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

повышение продуктивности организмов;
улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).

Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности. Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.

1 . Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.

При массовом отборе одновременно отбирают большое число особей с нужным признаком, остальные выбраковывают. Это отбор по фенотипу, он не даёт генетически однородного материала. Повторяется многократно.

При индивидуальном отборе (по генотипу) выделяют одну особь с необходимыми признаками и получают от неё потомство.

2. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации : инбридинг, аутбридинг и отдалённую гибридизацию.

При инбридинге скрещиваются потомки с родительскими формами или потомки одних и тех же родителей. Этот тип скрещивания применяют для получения чистых линий , т. е. перевода большинства генов в гомозиготное состояние и закрепления ценных признаков. Нежелательным последствием близкородственного скрещивания является инбредная депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за проявления рецессивных мутаций.

При неродственном скрещивании может наблюдаться эффект гетерозиса ( гибридной силы ) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис проявляется у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. При этом нежелательные рецессивные мутации становятся скрытыми. При половом размножении в следующих поколениях степень гетерозиготности уменьшается и эффект гибридной силы исчезает. Он может сохраняться только при вегетативном размножении.

Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе I мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.

3. Искусственный ( индуцированный ) мутагенез используют для увеличения разнообразия исходного материала. Мутагенез вызывают действием мутагенных факторов, например, рентгеновского облучения. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер отбирает организмы с новыми полезными свойствами.

Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные формы культурных растений (пшеницы, картофеля, овощных культур) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды.

Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений колхицином . Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

Индивидуальный отбор

Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

Естественный отбор

Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Инбридинг (инцухт)

В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа родительские особи.

Р	♀ AAbbCCdd	×	♂ aaBBccDD
F₁	AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

Аа × Аа
АА 2 Аа аа

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Отдаленная гибридизация

Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Использование соматических мутаций

Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

Экспериментальный мутагенез

Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным

С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.

Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным

Поиск исходного материала облегчает закон гомологических рядов наследственной изменчивости , открытый Н. И. Вавиловым .

Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

Если известны формы изменчивости одного вида, то можно предположить, что подобные формы будут существовать и у других близкородственных видов.

Н. И. Вавилов установил также семь центров происхождения культурных растений и основал мировую коллекцию семян культурных растений и их диких сородичей.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Для использования животных в своей хозяйственной деятельности человечеству пришлось пройти сложный путь. Ведь природные качества животных не всегда соответствуют потребностям человека. Поэтому, как и в случае с растениями, человеку пришлось прибегнуть к селекционным методам.

Селекция животных – это комплекс мероприятий по улучшению имеющихся и выведению новых форм животных с определенными качествами.

Порода животных – это совокупности особей одного вида, которые отличаются от других особей этого же вида набором определенных качеств (признаков), закрепленных людьми.

Особенности селекционной работы с животными вызваны особенностями физиологии и развития животного организма. Так, например, высшие животные не способны к иным формам размножения, кроме полового. Поэтому стерильные гибриды животных невозможно воспроизвести вегетативно (в отличии от растений).

Для проведения селекционных работ среди животных требуется больше времени, поскольку индивидуальное развитие организма высших животных занимает длительное время (пока организм не достигнет половой зрелости).

Количество потомства у животных также во много раз меньше, чем у растений. Поэтому каждая особь имеет ценность, а массовый отбор не возможен.

Методы селекции животных

В селекционной работе с животными применяют те же методы, что и в селекции растений – гибридизацию и искусственный отбор. Но учитывают особенности развития животных.

Для выведения новых пород животных используют близкородственное скрещивание, неродственное скрещивание и отделенную гибридизацию. В процессе гибридизации ученые получают определенное сочетание генов в генотипе животного и, соответственно, - определенный набор признаков – фенотип.

Готовые работы на аналогичную тему

Близкородственное скрещивание

Скрещивание особей, имеющих общих близких предков, называется близкородственным (инбридингом). Его проводят между братьями и сестрами, родителями и детьми.

Инбридинг в какой-то мере аналогичен самоопылению у растений. Близкородственное скрещивание проводится с целью получения гомозиготного состояния определенных признаков. Оно может привести к снижению жизнеспособности организма. Но формирование чистых линий признаков является промежуточным этапом в дальнейшей селекционной работе. Следующим этапом является скрещивание разных межлинейных гибридов. В результате этого процесса нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние. А это означает, что негативные последствия инбридинга заметно снижаются, а положительные качества могут получить дальнейшее усиление. Необходимо учитывать, что для животных характерна высокая степень интеграции. Поэтому возможно проявление коррелятивной изменчивости (при изменении одного признака могут изменяться и другие).

Неродственное скрещивание и отдаленная гибридизация

Неродственное скрещивание – это скрещивание генетически близких организмов которые не имеют общих предков.

Отдаленная гибридизация – это скрещивание организмов разных пород, видов, семейств и даже родов.

Если инбридинг используют для получения чистых линий, то неродственное и отдаленное скрещивание (аутбридинг) используют для получения новых пород. Использование аутбридинга при дальнейшем применении направленного искусственного отбора дает возможность поддержать, закрепить полезные качества и усилить их в последующих поколениях.

Гетерозис

Широко применяется в селекции животных и такое явление, как гетерозис.

Гетерозис – это явление резкой вспышки гибридной мощности в первом поколении от скрещиваемых инбредных линий, а также пород животных, различающихся между собой по наследственным качествам.

Именно при скрещивании представителей чистых линий явление гетерозиса проявляется очень заметно. Объясняется это тем, что при скрещивании двух гомозиготных по разным признакам особей образуются гетерозиготные гибриды. При этом негативные признаки переходят в рецессивное состояние.

Например, при скрещивании дюроркджерсийской и беркширской пород свиней получают скороспелое потомство, которое за неполный год достигает значительной массы (до $300$ килограмм и более).

Метод определения качества производителя

Но наследственные признаки, которые интересуют человека, могут не проявляться у особей определенного пола (лактация у самцов рогатого скота и несучесть у петухов). Поэтому для выявления и определения показателей этих свойств применяют метод определения качества производителя. Он состоит в том, что от животных-производителей определенного пола, качества которых проверяются, получают потомков противоположного пола. Затем сравнивают продуктивность этого потомства со средними показателями породы. Если они оказываются выше, то такого производителя используют в дальнейшей селекционной работе.

Неродственное скрещивания – гибридизация представителей разных линий, сортов или пород одного вида. По неродственного скрещивания гетерозиготность потомков растет с каждым последующим поколением, то есть по генетическим последствиям оно противоположное родственному. У потомков, полученных в результате неродственного скрещивания, часто наблюдают явление гибридной силы, или гетерозиса.

Гетерозис (от греч. Гетероиозис – изменение, превращение) – явление, когда первое поколение гибридов, полученных в результате неродственного скрещивания, имеет повышенную жизнеспособность и производительность по сравнению с родителями. В гетерозисных особей сублетальные и летальные рецессивные аллели переходят в гетерозиготы состояние, благодаря чему их неблагоприятное влияние не проявляется в фенотипе. К тому же в генотипе гибридных особей могут объединяться благоприятные доминантные аллели обоих родителей. Это, в свою очередь, может вызывать взаимодействие доминантных аллелей неаллельных генов (приведите примеры). Также некоторые состояния признаков полнее проявляются у гетерозигот, чем у гомозигот. Как показали биохимические исследования гетерозисных существ, у них, по сравнению с родителями, более широкий набор и повышенная активность ферментов.

Гетерозис четко проявляется в первом поколении гибридов, а в последующих поколениях вследствие расщепления признаков и перехода части генов в гомозиготное состояние, эффект гибридной силы ослабевает и к восьмому поколению сходит на нет. У растений гетерозисные изменения фенотипа передаются потомкам при вегетативном и партеногенетические размножении, Гетерозис может больше проявиться в определенных признаках, не затрагивая других.

Явление гетерозиса широко применяют в сельском хозяйстве, поскольку оно позволяет значительно повысить производительность кукурузы (до 20-25%), лука, помидоров, огурцов, баклажанов, сахарной свеклы и тому подобное. В животноводстве скрещивания представителей разных пород ускоряет рост и половое созревание, улучшает качество мяса (17.4), молока и др.

Отдаленную гибридизацию осуществляют с целью получения высокопродуктивных гибридов (17.5). Различные межвидовые гибриды полученные в растениеводстве и животноводстве. Гибриды кобылы и осла (илы) или одногорбого и двугорбого верблюдов отличаются значительными силой, выносливостью и долголетием. Гибрид белуги и стерляди (Бистер) характеризуется быстрым ростом и высокими вкусовыми качествами.

Селекция — это наука, разрабатывающая методы получения новых и совершенствования существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

повышение продуктивности организмов;
улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).

Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности.

1. Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.

Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе $I$ мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.

Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Большинство современных сортов сельскохозяйственных растений полиплоидны. Их урожайность может быть в несколько раз выше, чем у исходных диплоидных форм. Кроме того, полиплоидия даёт возможность преодолеть бесплодие гибридов, полученных при межвидовой гибридизации.

Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений с помощью колхицина . Это вещество нарушает ход мейоза — оно препятствует формированию нитей веретена деления, из-за чего не происходит расхождения гомологичных хромосом.

Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

Читайте также: