Радиационный мутагенез реферат по генетике

Обновлено: 05.07.2024

В 1925 году советские генетики Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов добиваются успеха. Облучая с помощью рентгеновской трубки дрожжи, они увеличивают частоту мутаций. Спустя короткий промежуток времени тот же результат обнаруживает в своих опытах американский исследователь Г. Меллер. В своих экспериментах он использует дрозофил.

Последнее замечание Меллера было справедливо — генетики действительно нашли много различных мутаций, но сказать точно, как часто появляется любая из них, они не могли. Заранее предполагалось, что если гены сидят друг за другом на хромосоме, как бусинки на нитке, то и нет никаких оснований надеяться, что частота мутирования одного гена должна отличаться от частоты мутирования другого.

В те годы на биологов, как, впрочем, и на всех ученых, сильнейшее впечатление производили исследования физиков. Физики нашли, что процесс распада радиоактивных изотопов не подвержен влиянию условий среды, в которой происходит распад. Биологи, прибегая к аналогии, сравнивали гены с изотопами и говорили: так же как скорость распада радиоактивного изотопа постоянна, так же и скорость мутирования генов должна быть постоянной. Хотя никаких прямых доказательств этого предположения не существовало, генетики свято верили в его непогрешимость.

Но вот в 1919 году американский генетик Альтенбург нашел, что одни гены мутируют во много раз чаще, чем другие. Опыты его вызвали недоверие. Тогда вместе с Меллером он повторил их. Результат оказался тот же: никакого постоянства в частоте мутирования отдельных генов не существовало.

Меллер начал искать этот метод. Первыми, что он испытал, были рентгеновские лучи. Зимой 1926 года Меллер приступил к опытам с рентгеновской трубкой. Самцы и самки дрозофил облучались разное время: 12, 24, 36 или 48 минут, а затем тщательно исследовалось потомство от их скрещивания. Данные показали, что Меллер стоит на правильном пути. Из 2000 просмотренных мух первого поколения, родители которых были облучены, 81 оказались мутантами, в то время как в контрольном скрещивании необлученных самок с необлученными самцами на то же число потомков было найдено только 19 мутантных особей. Частота мутации после облучения возросла более чем в четыре раза!

Полученные мутации были самыми различными. Меллеру попадались мухи с белыми глазами, с грубыми фасетками глаз, с темной окраской тела, с тонкими щетинками, с уменьшенными крыльями и т. д. Эти мутации встречались и раньше, и было уже известно, как они располагаются в хромосомах. Меллер сопоставил между собой частоту возникновения мутаций у генов, локализованных в разных частях хромосомы, и прежние наблюдения Альтенбурга и Меллера оказались подтвержденными еще раз. Гены мутировали с различной частотой.

Опыты Меллера, Надсона и Филиппова привлекли всеобщее внимание и по другой причине.

Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.

2. Радиационный мутагенез как основа селекции

В основу статьи была положена работа известного американского генетика Германа Мёллера (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1946), который экспериментально доказал возможность возникновения искусственных мутаций под действием рентгеновских лучей (1927) и последовавшие за этим открытием работы исследователей многих стран по получению мутационных изменений с помощью воздействия на геном растений различными физическими и химическими факторами.

В настоящее время радиационный мутагенез стал одним из прогрессивных методов получения разнообразных генетических мутаций для последующего отбора и выведения новых сортов. Он позволяет получать формы, обладающие повышенной урожайностью, устойчивостью к заболеваниям и неблагоприятным факторам внешней среды, повышенным выходом биологически активных и питательных веществ в урожае. С использованием ионизирующей радиации к настоящему времени в мире уже получено более 150 сортов различных сельскохозяйственных культур. Например, высокоурожайная и устойчивая к полеганию пшеница Новосибирская 67, вилтоустойчивый сорт хлопчатника АН-402 и др.

Облучению гамма-лучами и нейтронами чаще всего подвергаются семена или пыльца растений. При этом частота мутаций возрастает более чем в 200 раз. Мутации затрагивают урожайность, скороспелость, засухо- и зимостойкость, размеры самих растений и ряд других признаков.

У подавляющей части полученных мутантов преобладают угнетенные нежизнеспособные особи. Поэтому на втором этапе на основе отобранных форм с улучшенными селекционными признаками проводится дальнейшая селекция по выведению, испытанию, генерации и внедрению в практику нового сорта.

Ценность используемого в селекции растений радиационного мутагенеза состоит еще и в том, что среди мутантов появляются формы с новыми признаками, не встречавшимися в природе. При этом характер и получаемое число мутантов во многом определяются состоянием исходного материала и, в частности, исходного сорта.

Наиболее мутабильными оказались относительно молодые сорта и сложные гибридные формы. Старые сорта являются очень стойкими. Кроме того, выход и качество мутаций зависят от состояния генома в момент облучения и в послерадиационный период окончательного формирования мутации. Под геномом понимают совокупность генов, содержащихся в гаплоидном наборе хромосом данной клетки.

В радиационной генетике часто используется метод облучения покоящихся воздушно сухих семян. В этом случае на количество и качество мутаций влияют условия хранения и проращивания семян. Как правило, при малой влажности изменчивость возрастает. То же происходит при облучении незрелых семян. Так, при облучении незрелых семян гороха дозой 5 кР количество мутантов возрастало в 3 раза по сравнению с облучением полностью созревших.

На величину мутагенеза влияет также и период вегетации. Установлено, что при облучении бобовых культур наибольшее число ценных в хозяйственном отношении мутаций получается в фазе бутонизации.

Образование мутаций зависит от условий самого облучения: дозы, мощности и вида ионизирующего излучения. Вероятность мутагенеза возрастает с увеличением поглощенной дозы, однако при этом в популяции гибнет, и большая часть растений и, вследствие этого, большая часть мутаций не выявляется. При большой мощности дозы облучения наблюдается высокий выход мутаций, тогда как при малой дозе в процессе облучения в растении успевают проходить репарационные процессы.

На практике чаще используют различные виды излучений как с малой (рентгеновское и гамма), так и с высокой плотностью ионизации (нейтронное). При этом первые в меньшей степени затрагивают хромосомный аппарат, а вторые вызывают в нем серьезные нарушения, не поддающиеся репарации.

В связи с этим меняется и сам спектр возникающих мутаций. Так, нейтронное облучение вызывает появление большого числа короткостебельных форм с плотным колосом у пшеницы и ржи. А облучение рентгеновскими и гамма-лучами вызывает у полученных форм увеличение резистентности к ряду заболеваний. При высоких дозах быстрые нейтроны увеличивают частоту хлорофильных мутаций во втором поколении в сравнении с рентгеновскими лучами в десятки раз.

Условия выращивания растений из облученных семян позволяют не только увеличить уровень изменчивости, но и сместить спектр получаемых мутаций. В числе таких факторов находятся температура, длительность светового дня условия корневого питания, почвенно-климатические условия. При резком колебании указанных факторов изменчивость возрастает.

Метод радиационного мутагенеза позволяет значительно сократить время выведения конкретного сорта. Только этому селекционному приему присуща способность изменять один какой-либо нуждающийся в коррекции признак без изменения всего комплекса положительных свойств и качеств.

В основу статьи была положена работа известного американского генетика Германа Мёллера (Нобе-

левская премия по физиологии и медицине, 1946)), который экспериментально доказал возможность возникновения искусственных мутаций под дейст-

вием рентгеновских лучей (1927) и последовавшие за этим открытием работы исследователей многих стран по получению мутационных изменений с по-

Г. Мёллер (1890-1967) мощью воздействия на геном растений различными физическими и химическими факторами.

С послевоенного времени и до середины 60-х годов XX века работа с экспериментальными мутациями у нас в стране практически не велась вследствие административного запрета на занятие классической генетикой, которая официально была признана лженаукой.

Мутагенез позволил создать большие коллекции мутантных растений, открыл новые возможности для решения многих фундаментальных проблем биологии растений. Например, благодаря созданию коллекции хлорофильных мутаций были изучены основные стадии синтеза хлорофилла и основные пути фотосинтетических реакций. Значительные успехи были достигнуты и в практической селекции. За 20-25 лет интенсивных работ в области экспериментального мутагенеза в бывшем СССР были созданы несколько сотен сортов растений с использованием мутантных генов. Между тем с помощью индуцированных мутаций создано лишь

небольшое число сортов у основных сельскохозяйственных растений - зерновых,

овощных и плодовых.

Более успешно метод экспериментального мутагенеза использован в декоративном цветоводстве и садоводстве для получения оригинальных форм растений. Разумеется, метод мутагенеза не мог полностью заменить традиционные методы селекции, базирующиеся на гибридизации, рекомбинации и отборе, или конкурировать с ними, но он был чрезвычайно важен для развития общей теории генетики и селекции растений и дополнил арсенал методов улучшения культурных растений (Малецкий С.И., 2002).

По даннымБ.Н. Анненкова и Е.В. Юдинцевой (1991) в настоящее время радиационный мутагенез стал одним из прогрессивных методов получения разнообразных генетических мутаций для последующего отбора и выведения новых сортов. Он позволяет получать формы, обладающие повышенной урожайностью, устойчивостью к заболеваниям и неблагоприятным факторам внешней среды, повышенным выходом биологически активных и питательных веществ в урожае. С использованием ионизирующей радиации к настоящему времени в мире уже получено более 150 сортов различных сельскохозяйственных культур. Например, высокоурожайная и устойчивая к полеганию пшеница Новосибирская 67, вилтоустойчивый сорт хлопчатника АН-402 и др.

Образование мутаций зависит от условий самого облучения: дозы, мощности и вида ионизирующего излучения. Вероятность мутагенеза возрастает с увеличением поглощенной дозы, однако при этом в популяции гибнет и большая часть растений и вследствие этого большая часть мутаций не выявляется. При большой мощности дозы облучения наблюдается высокий выход мутаций, тогда как при малой дозе в процессе облучения в растении успевают проходить репарационные процессы.

рат, а вторые вызывают в нем серьезные нарушения, не поддающиеся репа-

Возникновение и развитие микроорганизмов

Формирование планеты Земля происходило около 3,5 миллиардов лет назад, этот этап ее развития назывался догеологическим. .

Исследования

Разделы

Вирусы:

Вирусы под микроскопом

Открытие мелких микроорганизмов

Типы бактериофагов

Живая часть вируса

Основы вирусологии:

Основные виды гельминтов, вызывающих заболевания у человека

Гельминтозы — заболевания, вызываемые поселившимися в организме человека паразитическими червями — гельминтами и их ли.

Основные виды простейших, вызывающих заболевания у человека. Кл. Жгутиконосцы

Основное отличие простейших этого класса — наличие на одной из стадий развития жгутика — одного или нескольких. Наибол.

Госпитальные инфекции

Определение понятия. Госпитальными инфекциями являются эндогенные и экзогенные инфекции, приобретенные больными в меду.

Авторизация

Радиационный мутагенез - враг или друг?

Многие учёные долгие годы думали, что радиация это полезный для человека продукт, поэтому многие производители без страха добавляли содержащие ее элементы в разнообразные женские декоративные средства, краски, и даже еду. Но насколько же заблуждались люди того времени, считая радиацию другом, который вряд ли сможет принести вред. Уже значительно позже с развитием более современных технологий учёные наконец-то осознали ужасную ошибку в своих убеждениях. На самом деле радиация оказалась не только смертельно опасной, она действовала, как настоящий враг, медленно и верно убивая людей. Сама радиация неслышима и невидима, он не имеет вкуса и запаха, но при этом убивает медленно и верно, вызывая разнообразные мутации от того она кажется ещё ужасней.

Основное воздействие радиации на живой организм и её последствия в виде радиационного мутагенеза были тщательно изучены первыми советскими учёными Филипповым и Иадсоном, именно они проводили исследования и наблюдали радиационный мутагенез на дрожжах после воздействия на них радиевых лучей. После этого исследования уже другой учёный из Америки смог провести опыт и доказать, насколько губительны рентгеновские лучи, которые привели к радиационному мутагенезу у мухи дрозофилы, а затем и у других организмов, над которыми проводились опыты.

Вследствие этих опытов было установлено, что радиационный мутагенез может приводить не только к мутациям одной особи, но и передаваться из поколения в поколение, а значит его воздействие намного губительней, чем представлялось ранее. Чтобы получить разнообразные искусственные мутации и как следует изучить их, учёные применяют гамма-лучи, в качестве источника обычно используется радиоактивный кобальт. Однако с развитием науки и, соответственно, технологий для радиационного мутагенеза стали использовать нейтроны, которые намного эффективней радиоактивного кобальта.

Именно нейтроны позволяют добиться в радиационном мутагенезе наибольшей проникающей способности, а значит, учёные могут произвести необходимые разрывы хромосом и толчковые мутации. Почему же многие учёные особенно тщательно стараются изучить радиационный мутагенез? Тут есть несколько причин, почему же стоит более подробно изучить мутации, возникающие при воздействии нейтронов и гамма-лучей на живые организмы не только людей, но и животных, а также растений.

Во-первых, уже доказано, что воздействие радиации особенно при атомных взрывах может приводить к радиационному мутагенезу и последующим мутация на генном уровне. А во-вторых, если применять правильные методы радиационного мутагенеза, можно добиться не плохих результатов в виде полезных мутаций для сельскохозяйственных растений. Такие попытки делались ещё при советском союзе, и надо сказать, что эти опыты были успешны, ведь учёным удалось вывести, не только устойчивые к болезням сорта пшеницы, но и наиболее урожайные виды.

Воздействие радиации и радиационный мутагенез могут вызывать не только генные мутации, но и структурные хромосомные перестройки всех видов. Эти изменения, приводящие к разрывам хромосом, происходят, вследствие воздействия различный излучений которым подвергается живой организм. В результате этого в различных тканях происходят необратимые процессы, из-за которых одни атомы теряют электроны, в то время как другие присоединяют их к себе, образуя положительные и отрицательные ионы.

Сейчас уже хорошо доказано, что эта связь может носить и не прямой характер, по всей видимости, энергия излучения может вызывать в среде, окружающей хромосому, какие-то химические изменения, которые, собственно, и приводят к генным мутациям и структурным перестройкам в ряде хромосом. Например, грибы даже не нужно облучать, чтобы увидеть, как на них действует радиационный мутагенез, достаточно вырастить их на облучённой земле. Радиоактивное воздействие само по себе опасно, однако, наибольшую опасность при облучении представляет образование свободных радикалов, которые могут расщеплять не только нуклеиновые кислоты, но и многие органические вещества в живом организме.

Несмотря на положительные тенденции в радиационном мутагенезе, людям всё же не стоит забывать, что перед ними не игрушка, а серьёзная и очень страшная вещь, которая без должного внимания может привести к ужасным последствиям, от которых может пострадать не только сам человек, но и вся окружающая природа. Именно по этой причине опыты с радиационным мутагенезом и радиоактивным излучением в целом должны проводиться под строгим контролем, только в таком случае можно не беспокоиться о вреде радиации, смело совершенствуя свои знания и проводя многие полезные опыты на благо всего человечества.

Читайте также: