Genetske osnove selekcije biljaka, životinja i mikroorganizama. Osnove genetike

ŠTA JE SELEKCIJA.

Reč "izbor" dolazi od latinskog. "selectio", što u prijevodu znači "izbor, odabir". Oplemenjivanje je nauka koja razvija nove načine i metode za dobijanje biljnih sorti i njihovih hibrida, kao i pasmina životinja. Ovo je takođe grana poljoprivrede koja se bavi razvojem novih sorti i rasa sa osobinama neophodnim za čoveka: visoka produktivnost, određeni kvalitet proizvoda, otpornost na bolesti, dobro prilagođen određenim uslovima rasta.

GENETIKA KAO TEORIJSKA OSNOVA SELEKCIJE.

Teorijska osnova selekcije je genetika - nauka o zakonima naslijeđa i varijabilnosti organizama i metodama njihove kontrole. Proučava obrasce nasljeđivanja osobina i svojstava roditeljskih oblika, razvija metode i tehnike upravljanja naslijeđem. Primjenjujući ih u praksi pri oplemenjivanju novih sorti biljaka i pasmina životinja, čovjek dobiva potrebne oblike organizama, a također kontrolira njihov individualni razvoj i montogenezu. Osnove moderne genetike postavio je češki naučnik G. Mendel, koji je 1865. godine uspostavio princip diskretnosti, odnosno diskontinuiteta, u nasleđivanju osobina i svojstava organizama. U eksperimentima s graškom, istraživač je pokazao da se karakteristike matičnih biljaka prilikom ukrštanja ne uništavaju niti miješaju, već se prenose na potomstvo ili u obliku karakterističnom za jednog od roditelja, ili u srednjem obliku, koji se ponovo pojavljuje u sljedećim generacijama. u određenim kvantitativnim odnosima. Njegovi eksperimenti su također dokazali da postoje materijalni nosioci nasljeđa, kasnije nazvani geni. Oni su posebni za svaki organizam. Početkom dvadesetog stoljeća američki biolog T. H. Morgan potkrijepio je kromosomsku teoriju naslijeđa, prema kojoj su nasljedne karakteristike određene hromozomima - organelama jezgra svih ćelija tijela. Naučnik je dokazao da se geni nalaze linearno među hromozomima i da su geni na jednom hromozomu međusobno povezani. Osobina je obično određena parom hromozoma. Kada se formiraju zametne ćelije, upareni hromozomi se odvajaju. Njihov puni skup se obnavlja u oplođenoj ćeliji. Dakle, novi organizam dobija hromozome od oba roditelja i sa njima nasljeđuje određene karakteristike. Dvadesetih godina nastala je i počela se razvijati genetika mutacije i populacije. Populaciona genetika je oblast genetike koja proučava glavne faktore evolucije - nasledstvo, varijabilnost i selekciju - u specifičnim uslovima životne sredine populacije. Osnivač ovog pravca bio je sovjetski naučnik S. S. Četverikov. Razmotrit ćemo genetiku mutacije paralelno s mutagenezom. U 30-im godinama, genetičar N.K. Koltsov je sugerirao da su hromozomi džinovski molekuli, predviđajući tako pojavu novog smjera u nauci - molekularne genetike. Kasnije je dokazano da se hromozomi sastoje od proteina i molekula deoksiribonukleinske kiseline (DNK). Molekuli DNK sadrže nasljedne informacije, program za sintezu proteina, koji su osnova života na Zemlji. Moderna genetika se sveobuhvatno razvija. Ima mnogo pravaca. Razlikuje se genetika mikroorganizama, biljaka, životinja i ljudi. Genetika je usko povezana sa drugim biološkim naukama - evolucionom naukom, molekularnom biologijom, biohemijom. To je teorijska osnova selekcije. Na osnovu genetskih istraživanja razvijene su metode za proizvodnju hibrida kukuruza, suncokreta, šećerne repe, krastavca, kao i hibrida i križanaca životinja koje imaju heterozis zbog heteroze (heteroza je ubrzan rast, povećana veličina, povećana vitalnost i produktivnost hibridi prve generacije u odnosu na roditeljske organizme )povećavaju produktivnost.

Teorijska osnova selekcije i proizvodnje sjemena je genetika - proučavanje zakona naslijeđa i varijabilnosti organizama. Njegov stav o diskretnosti nasljednosti, doktrini mutacija i modifikacija, konceptima genotipa i fenotipa, dominaciji i recesivnosti, homo- i heterozigotnosti, utvrđivanju prirode heterozisa, transgresija i neoplazmi tokom hibridizacije, sva dostignuća genetike su od izuzetnog značaja za razvoj efikasnih metoda selekcije i semenske proizvodnje poljoprivrednih kultura

Za razvoj efikasnih metoda za stvaranje sorti i hibrida sa visokim tehnološkim i nutritivnim kvalitetima zrna, potrebno je proučavanje genetskih i fiziološko-biohemijskih obrazaca nasljednosti i varijabilnosti sadržaja ugljikohidrata, frakcionog i aminokiselinskog sastava proteina u zrnu, prirode. varijabilnosti i nasljeđivanja svojstava kvalitete zrna kod pšenice, pivarskog ječma, prosa, sjemena zrna mahunarki i uljarica te formulisati teorijske osnove transgresivne selekcije na osnovu osobina koje određuju kvalitativni sastav glavnih supstanci (proteina, ulja i dr.) . Važno je dodatno unaprijediti tehniku ​​elektroforeze skladišnih proteina zrna pšenice i ječma za selekciju roditeljskih oblika tokom hibridizacije i selekciju najvrednijih rekombinanata za kvalitet zrna, otpornost na mraz, otpornost na bolesti i druge ekonomski vrijedne osobine, kao npr. kao i za biotipsku analizu sorti u primarnim fazama proizvodnje sjemena. Veoma je važno proučiti genetičku osnovu i morfološko-anatomske karakteristike otpornosti žitarica na polijeganje i osipanje i stvoriti otporne sorte. Potrebno je razviti i unaprijediti metode za dobijanje novih oblika biljaka primjenom poliploidije, haploidije, kulture hibridnih embrija, kao i staničnog, hromozomskog i genetskog inženjeringa.

Genetika je potkrijepila korištenje metoda individualne selekcije i razvila teoriju križanja. Jedan od najvažnijih zadataka uzgoja je stvaranje sorti koje daju visokokvalitetne proizvode. Zrno novih visokoproduktivnih sorti i hibrida žitarica mora imati odlične tehnološke i nutritivne kvalitete, stabilno u promjenjivim uslovima uzgoja. U našoj zemlji je uzgojeno i zonirano više od 60 sorti jake pšenice (Bezostaya 1, Mironovskaya 808, Donskaya Bezostaya, Odesskaya 51, Obriy, Saratovskaya 29, Saratovskaya 44, Tselinnaya 60, Novosibirskaya 87, itd.) odličan izvorni materijal za stvaranje još kvalitetnijih sorti za sve klimatske zone. Među novim zoniranim sortama jare pšenice, po tehnološkim kvalitetima zrna izdvaja se Saratovskaja 54. Ovu sortu karakteriše konstantno visok sadržaj proteina u zrnu i visok zapreminski prinos hleba, kao i bolja poroznost. Kvaliteta glutena mu je veća od sorte Saratovskaya 29. Među uzorcima svjetske kolekcije nalaze se sorte i oblici koji imaju izuzetno visok kvalitet zrna - sadrže od 18 do 22% proteina (uzorci iz Kine, Kanade, Indije). Uspješno se koriste u hibridizaciji. Nove sorte pšenice treba da imaju veći sadržaj proteina (15-16%) i kvalitetan gluten.

Potrebno je stvoriti sorte ozime i jare pšenice koje kombinuju visok prinos (7-9 odnosno 5-6 tona po 1 ha) sa visokim sadržajem proteina u zrnu (16-17 i 18-19%), visokim prinosom. -kvalitetan gluten i poboljšan sastav aminokiselina. Najvažniji zadatak oplemenjivanja je razvoj sorti sa konstantno visokim prinosima i kvalitetom zrna u različitim vremenskim uslovima. Stvaranje visokoproteinskih sorti i hibrida kukuruza, pšenice, ječma i zobi sa visokim sadržajem lizina i drugih esencijalnih aminokiselina takođe je veoma važan oplemenjivački problem.

Zadatak je razvoj novih sorti i hibrida suncokreta sa sadržajem ulja u sjemenu 58-60%. Istovremeno je važno poboljšati kvalitet ulja, odnosno određeni sastav masnih kiselina, omjer lipida i povećan sadržaj vitamina. Stvaranje nove mutantne sorte Pervenets, koja sadrži do 75% oleinske kiseline u ulju naspram 30-35% u konvencionalnim sortama, pokazuje ogromne mogućnosti u oplemenjivanju suncokreta za kvalitet proizvoda.

Selekciju zrna mahunarki treba vršiti radi povećanog sadržaja proteina. Potrebno je stvoriti sorte šećerne repe sa povećanim sadržajem šećera i visokim tehnološkim kvalitetima, nove tehničke sorte krompira sa velikom količinom škroba i proteina u krtolima. Najvažniji zadatak u oplemenjivanju vlaknastog lana i pamuka je razvoj novih visokoprinosnih sorti koje daju visok prinos i kvalitet vlakana.

Za uspješno rješavanje problema imuniteta biljaka od velike je važnosti unaprijediti metode za stvaranje zarazne podloge i određivanje rasnog sastava rđe žitarica, kasne plamenjače krumpira i drugih najopasnijih bolesti. Potrebno je razviti metode za identifikaciju gena i donora otpornosti na bolesti i štetočine, proučiti uslove za ispoljavanje njihovog djelovanja i prirodu nasljeđivanja ovog svojstva u zavisnosti od odabira roditeljskih parova i vremenskih uslova. Računarsko i matematičko modeliranje treba koristiti za organizaciju informaciono-genetičkih sistema za registraciju i dokumentaciju oplemenjivačkog materijala, izradu modela sorti i oplemenjivačkih programa, objektivnu selekciju roditeljskih parova i izbor optimalne strategije oplemenjivanja.

Potrebno je nastaviti razvijati pitanja organizacije i ekonomije industrijske proizvodnje sjemena, unaprijediti metode ubrzanog razmnožavanja i uvođenje novih sorti i hibrida u proizvodnju; razviti tehnologije uzgoja u odnosu na uslove različitih zemljišnih i klimatskih zona; visokoprinosno seme na svim nivoima sistema proizvodnje semena; poboljšati metode i šeme primarne proizvodnje sjemena; nastaviti istraživanja kako bi se utvrdili najbolji ekološki i agrotehnički uslovi za formiranje sjemena visokog prinosa.

Sorta igra veoma važnu ulogu u razvoju tehnologija za uštedu energije i resursa za uzgoj poljoprivrednih kultura. To se postiže sjetvom sorti žitarica otpornih na poleganje i nelomljivih sorti graška, što omogućava berbu direktnim kombinovanjem, ranozrelih hibrida kukuruza i suncokreta sa brzim sušenjem zrna i sjemena tokom zrenja, što smanjuje troškove električne energije. ili gorivo za sušenje, ranih listopadnih sorti pamuka, što omogućava mašinsku berbu sirovog pamuka sa visokom produktivnošću i bez gubitaka itd.

Oplemenjivanje biljaka je najvažniji faktor u ubrzavanju naučno-tehnološkog napretka u poljoprivredi. Poslednjih godina se ubrzano razvija u našoj zemlji i inostranstvu. Na osnovu razvoja visoko efikasnih metoda za stvaranje novih sorti dobijeni su važni praktični rezultati. To prvenstveno uključuje uzgoj sorti pšenice i pirinča s kratkim stablima, koje omogućavaju da se na visokoj poljoprivrednoj podlozi dobije prinos veći od 10 tona po 1 hektaru, stvaranje hibrida kukuruza i hibridnog sirka sa potencijalnim prinosom od 15 tona po 1 hektaru, razvoj metoda za radikalno poboljšanje aminokiselinskog sastava proteina najvažnijih žitarica i krmnih kultura, stvaranje sorti nekih useva otpornih na opasne bolesti, udvostručavanje sadržaja ulja u suncokretu sjemena i druga dostignuća. Selekcija i dobro uspostavljena sjemenska proizvodnja postali su od najveće važnosti za povećanje prinosa i bruto prinosa žitarica i drugih poljoprivrednih kultura.

Dalji razvoj ove nauke doveo je do razvoja fundamentalno novih metoda za stvaranje izvornog materijala i tehnika za upravljanje naslijeđem. Uz klasične metode dobivanja izvornog materijala hibridizacijom, korištenjem lokalnih sorti i prirodnih populacija, sve značajniju ulogu imaju nove genetske metode: heteroza, eksperimentalna mutageneza, poliploidija, haploidija, kultura tkiva, somatska hibridizacija, kromosomski i genetski inženjering. Upotreba ovih metoda u procesu uzgoja već je dala pozitivne rezultate.

Glavni pravci privrednog i društvenog razvoja postavljaju zadatak jačanja, primjenom biotehnologije i genetskog inženjeringa, stvaranje i uvođenje u proizvodnju novih visokoproduktivnih sorti i hibrida poljoprivrednih kultura koje zadovoljavaju zahtjeve intenzivnih tehnologija, otporne su na nepovoljni uticaji okoline, pogodni su za mašinsku berbu i zadovoljavaju zahteve prehrambene industrije; unaprijediti organizaciju sjemenske proizvodnje i poboljšati kvalitet sjemena.

GENETIKA - TEORIJSKE OSNOVE SELEKCIJE. UZGOJ I NJEGOVE METODE.

• Selekcija je nauka o uzgoju novih i poboljšanju postojećih starih sorti biljaka, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama sa svojstvima potrebnim ljudima.
• Sorta je biljna populacija koju je čovjek umjetno stvorio, a koju karakterizira određeni genski fond, nasljedno utvrđene morfološke i fiziološke karakteristike, te određeni nivo i priroda produktivnosti.
• Pasmina je populacija životinja koje je umjetno stvorio čovjek, a koju karakteriziraju određeni genski fond, nasljedno utvrđene morfološke i fiziološke karakteristike, te određeni nivo i priroda produktivnosti.
• Soj je populacija mikroorganizama koje je umjetno stvorio čovjek, a koju karakteriziraju određeni genski fond, nasljedno utvrđene morfološke i fiziološke karakteristike, te određeni nivo i priroda produktivnosti.

2. Koji su glavni ciljevi selekcije kao nauke?

1. Povećanje produktivnosti biljnih sorti, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama;
2. Proučavanje raznolikosti biljnih sorti, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama;
3. Analiza obrazaca nasljedne varijabilnosti u procesu hibridizacije i mutacije;
4. Proučavanje uloge životne sredine u razvoju karakteristika i svojstava organizama;
5. Razvoj sistema veštačke selekcije koji doprinose jačanju i konsolidaciji osobina korisnih za čoveka u organizmima sa različitim tipovima reprodukcije;
6. Stvaranje sorti i rasa otpornih na bolesti i klimatske uslove;
7. Dobivanje sorti, pasmina i sojeva pogodnih za mehanizovani industrijski uzgoj i uzgoj.

3. Koja je teorijska osnova selekcije?

Odgovori: Teorijska osnova selekcije je genetika. Takođe koristi napredak u teoriji evolucije, molekularnoj biologiji, biohemiji i drugim biološkim naukama.

4. Popunite tabelu"Metode odabira".

5. Kakav je značaj selekcije u ljudskoj ekonomskoj aktivnosti?

Odgovori: Selekcija vam omogućava da povećate produktivnost biljnih sorti, pasmina životinja i sojeva mikroorganizama; razviti sisteme veštačke selekcije koji pomažu u jačanju i konsolidaciji osobina korisnih za ljude u različitim organizmima; stvaraju sorte i rase otporne na bolesti i klimatske uslove; dobiti sorte, rase i sojeve pogodne za mehanizovani industrijski uzgoj i uzgoj.

NASTAVA N.I. VAVILOV O CENTRIMA RAZNOVRSNOSTI I POREKLU KULTURNIH BILJAKA.

1. Dajte definicije pojmova.

• Centar raznolikosti i porijekla je teritorija (geografsko područje) u okviru koje se formirala vrsta ili druga sistematska kategorija poljoprivrednih kultura i odakle se širila.
• Homologni niz je sličan niz nasljedne varijabilnosti u genetski bliskim vrstama i rodovima.

2. Formulirati zakon homoloških nizova nasljedne varijabilnosti.

Odgovori: Genetski bliske vrste i rodovi odlikuju se sličnim nizovima nasljedne varijabilnosti sa takvom pravilnošću da se, poznavajući niz oblika unutar jedne vrste, može predvidjeti prisustvo paralelnih oblika u drugim vrstama i rodovima. Što su rodovi i vrste bliže genetski locirani u opštem sistemu, to je potpunija sličnost u nizu njihove varijabilnosti. Čitave porodice biljaka općenito karakterizira određeni ciklus varijacija, prolazeći kroz sve rodove i vrste koje čine porodicu.

3. Popunite tabelu " Centri porijekla i raznolikost kultivisanog bilja."

BIOTEHNOLOGIJA, NJENA DOSTIGNUĆA I PERSPEKTIVE RAZVOJA.

1. Dajte definicije pojmova.

• Biotehnologija je disciplina koja proučava mogućnosti korištenja živih organizama, njihovih sistema ili proizvoda njihove vitalne aktivnosti za rješavanje tehnoloških problema, kao i mogućnost stvaranja živih organizama sa potrebnim svojstvima pomoću genetskog inženjeringa.
• Ćelijski inženjering je stvaranje novog tipa ćelija na osnovu njihove hibridizacije, rekonstrukcije i kultivacije. U užem smislu riječi, ovaj pojam se odnosi na hibridizaciju protoplasta ili životinjskih stanica, u širem smislu - razne manipulacije s njima u cilju rješavanja znanstvenih i praktičnih problema.
• Genetski inženjering je skup tehnika, metoda i tehnologija za dobijanje rekombinantne RNK i DNK, izolovanje gena iz organizma, manipulaciju genima i njihovo uvođenje u druge organizme.

2. Koja je uloga biotehnologije u praktičnim ljudskim aktivnostima?

Odgovori: Biotehnološki procesi se koriste u pekarstvu, proizvodnji vina, pivarstvu i pripremi fermentisanih mlečnih proizvoda; mikrobiološki procesi - za proizvodnju acetona, butanola, antibiotika, vitamina, proteina hrane; biotehnologija uključuje i upotrebu živih organizama, njihovih sistema ili proizvoda njihove vitalne aktivnosti za rješavanje tehnoloških problema, mogućnost stvaranja živih organizama sa potrebnim svojstvima.

3. Kakvi su izgledi za razvoj biotehnologije?

Dalji razvoj biotehnologije pomoći će u rješavanju niza važnih problema:

1. Riješite problem nestašice hrane.
2. Povećati produktivnost kultiviranih biljaka, stvoriti sorte koje su otpornije na štetne učinke, a također pronaći nove načine zaštite biljaka.
3. Stvorite nova biološka gnojiva, vermikompost.
4. Pronađite alternativne izvore životinjskih proteina.
5. Razmnožavajte biljke vegetativno koristeći kulturu tkiva.
6. Kreirajte nove lijekove i dijetetske suplemente.
7. Sprovesti ranu dijagnostiku zaraznih bolesti i malignih neoplazmi.
8. Za dobijanje ekološki prihvatljivih goriva preradom industrijskog i poljoprivrednog otpada.
9. Preradite minerale na nove načine.
10. Koristite biotehnološke metode u većini industrija za dobrobit čovječanstva.

4. Šta vidite kao moguće negativne posljedice nekontrolisanog istraživanja u biotehnologiji?

Odgovori: Transgeni proizvodi mogu biti štetni po zdravlje i uzrokovati maligne tumore. Najnovija dostignuća u biotehnologiji mogu dovesti do nekontroliranih posljedica: stvaranja novih virusa i mikroorganizama koji su izuzetno opasni za ljude, ali i kontroliranih: stvaranje biološkog oružja.

Savremeni period razvoja selekcije počinje formiranjem nove nauke - genetike. Genetika je nauka koja proučava naslijeđe i varijabilnost organizama. Vrlo važan doprinos rasvjetljavanju suštine nasljeđa dao je G. Mendel (1822-1884), čiji eksperimenti ukrštanja biljaka čine osnovu najsavremenijih istraživanja naslijeđa. Čeh po nacionalnosti, redovnik franjevačkog samostana u Brunnu (danas Brno), G. Mendel je istovremeno predavao prirodne nauke u realnoj školi i bio je veoma zainteresovan za baštovanstvo. Dugi niz godina sve svoje slobodno vrijeme posvećivao je eksperimentima u ukrštanju raznih kultiviranih biljaka. Kao rezultat toga, otkriveni su obrasci prenošenja osobina na potomstvo. G. Mendel je svoje rezultate izvijestio na sastanku “Društva prirodnih naučnika” u Brnu, a zatim ih objavio 1866. godine u naučnim radovima ovog društva. Međutim, ove odredbe su bile u suprotnosti sa postojećim idejama o naslijeđu u to vrijeme i stoga su dobile priznanje 34 godine nakon njihovog ponovnog otkrivanja.

Godine 1900. istovremeno su se pojavila tri rada, koje su izvela tri genetičara: Hugo de Vries iz Holandije, K. Correns iz Njemačke i E. Čermak iz Austrije. Oni su potvrdili zakone nasljeđa koje je otkrio G. Mendel.

Objavljeni rad de Vriesa, Corrensa i Čermaka obično se naziva ponovnim otkrivanjem Mendelovih zakona, a 1900. se smatra službenim datumom početka postojanja eksperimentalne genetike kao samostalne nauke.

Genetika kao samostalna nauka odvojena je od biologije na prijedlog engleskog naučnika Batesona 1907. godine. Predložio je i naziv nauke – genetika.

Od ponovnog otkrića Mendelovih zakona, N.P. Dubinin (1986) razlikuje tri faze u razvoju genetike.

Prva faza - Ovo je doba klasične genetike, koje je trajalo od 1900. do 1930. godine. To je bilo vrijeme stvaranja teorije gena i hromozomske teorije nasljeđa. Od velikog značaja je bio i razvoj doktrine fenotipa i genotipa, interakcije gena, genetskih principa individualne selekcije u oplemenjivanju i doktrine mobilizacije genetskih rezervi planete za potrebe selekcije. Neka od otkrića ovog perioda zaslužuju poseban spomen.

Njemački biolog August Weismann (1834-1914) stvorio je teoriju koja je na mnogo načina anticipirala hromozomsku teoriju nasljeđa.

Weismanove hipoteze o značenju redukcijske podjele. Osim toga, razlikovao je osobine koje se nasljeđuju i osobine koje se stiču pod utjecajem vanjskih uslova ili vježbanja.

A. Weisman je pokušao eksperimentalno dokazati nenasljednost mehaničkih oštećenja (generacijama joj je odsijecao repove, ali nije dobio potomstvo bez repa).

Nakon toga, opći koncept A. Weismana je rafiniran uzimajući u obzir citološke podatke i informacije o ulozi jezgra u nasljeđivanju karakteristika. Općenito, on je prvi dokazao nemogućnost nasljeđivanja osobina stečenih tokom ontogeneze, te je naglasio autonomiju zametnih stanica, a pokazao je i biološki značaj smanjenja broja hromozoma u mejozi kao mehanizma za održavanje postojanosti diploidni hromozomski set vrste i osnova kombinativne varijabilnosti.

Godine 1901. G. De Vries je formulirao teoriju mutacije koja se u velikoj mjeri poklapa s teorijom heterogeneze (1899) ruskog botaničara S. I. Koržinskog (1861–1900). Prema teoriji mutacije Koržinskog - De Vriesa, nasljedne karakteristike nisu apsolutno konstantne, već se mogu naglo promijeniti zbog promjena - mutacije njihovih sklonosti.

Najvažnija prekretnica u razvoju genetike - stvaranje hromozomske teorije nasljeđa - povezuje se s imenom američkog embriologa i genetičara Thomasa Genta Morgana (1866–1945) i njegove škole. Na osnovu eksperimenata sa voćnim mušicama - Drosophila melanogaster Sredinom 20-ih godina našeg stoljeća, Morgan je formirao ideju o linearnom rasporedu gena u hromozomima i stvorio prvu verziju teorije gena - elementarnog nosioca nasljednih informacija. Problem gena je postao centralni problem genetike. Trenutno se razvija.

Doktrina nasledne varijabilnosti nastavljena je u radovima sovjetskog naučnika Nikolaja Ivanoviča Vavilova (1887–1943), koji je 1920. godine formulisao zakon homoloških nizova nasledne varijabilnosti. Ovaj zakon je sažimao ogromnu količinu materijala o paralelizmu varijabilnosti bliskih rodova i vrsta, povezujući tako sistematiku i genetiku. Zakon je bio veliki korak ka kasnijoj sintezi genetike i evolucionog učenja. N.I. Vavilov je također stvorio teoriju genetskih centara kultiviranih biljaka, što je uvelike olakšalo traženje i uvođenje potrebnih genotipova biljaka.

U istom periodu počele su se ubrzano razvijati neke druge oblasti genetike važne za poljoprivredu. To uključuje radove na proučavanju obrazaca nasljeđivanja kvantitativnih osobina (posebno studije švedskog genetičara G. Nilsson-Ehlea), na rasvjetljavanju hibridne moći - heterozisa (radovi američkih genetičara E. Easta i D. Jonesa), o interspecifičnoj hibridizaciji voćnih biljaka (I. V. Michurin u Rusiji i L. Burbank u SAD), brojna istraživanja posvećena privatnoj genetici različitih vrsta kultiviranih biljaka i domaćih životinja.

Formiranje genetike u SSSR-u takođe pripada ovoj fazi. U postoktobarskim godinama pojavile su se tri genetske škole, na čelu sa istaknutim naučnicima: N.K važnu ulogu u razvoju genetičkih istraživanja.

druga faza, - Ovo je faza neoklasicizma u genetici, koja je trajala od 1930. do 1953. godine. Počni druga faza može se povezati s otkrićem O. Averyja 1944. godine supstance naslijeđa - deoksiribonukleinske kiseline (DNK).

Ovo otkriće je simboliziralo početak nove faze u genetici - rađanje molekularne genetike, koja je bila osnova za niz otkrića u biologiji 20. stoljeća.

Tokom ovih godina otkrivena je mogućnost vještačkog izazivanja promjena u genima i hromozomima (eksperimentalna mutageneza); otkriveno je da je gen složen sistem koji se može podijeliti na dijelove; utemeljeni su principi populacione genetike i evolucione genetike; stvorena je biohemijska genetika koja je pokazala ulogu gena za sve glavne biosinteze u ćeliji i organizmu;

Dostignuća ovog perioda prvenstveno uključuju umjetnu mutagenezu. Prve dokaze da se mutacije mogu inducirati umjetno su 1925. u SSSR-u dobili G. A. Nadson i G. S. Filippov u eksperimentima o zračenju nižih gljiva (kvasca) radijumom, a odlučujući dokaz o mogućnosti eksperimentalnog dobivanja mutacija dat je 1927. d. Eksperimenti američkog Mellera o efektima rendgenskih zraka.

Drugi američki biolog J. Stadler (1927) otkrio je slične efekte u biljkama. Tada je otkriveno da i ultraljubičaste zrake mogu uzrokovati mutacije i da visoka temperatura ima istu sposobnost, ali u slabijoj mjeri. Ubrzo su se pojavile i informacije da bi mutacije mogle biti uzrokovane hemikalijama. Ovaj pravac je dobio širok opseg zahvaljujući istraživanjima I. A. Rapoporta u SSSR-u i S. Auerbacha u Velikoj Britaniji. Koristeći metodu indukovane mutageneze, sovjetski naučnici predvođeni A. S. Serebrovskim (1892–1948) počeli su proučavati strukturu gena u Drosophila Melanogaster. U svojim studijama (1929–1937) prvi su pokazali njenu složenu strukturu.

U istoj fazi istorije genetike nastao je i razvio se pravac sa ciljem proučavanja genetskih procesa u evoluciji. Fundamentalni radovi u ovoj oblasti pripadali su sovjetskom naučniku S. S. Četverikovu (1880–1959), engleskim genetičarima R. Fisheru i J. Haldaneu i američkom genetičaru S. Wrightu. S.S. Četverikov i njegovi saradnici izvršili su prva eksperimentalna istraživanja genetske strukture prirodnih populacija na nekoliko vrsta drozofila. Oni su potvrdili važnost procesa mutacije u prirodnim populacijama. Zatim su ove radove nastavili N.P. Dubinin u SSSR-u i F. Dobzhansky u SAD-u.

Na prijelazu iz 40-ih godina, J. Bill (rođen 1903.) i E. Tatum (1909–1975.) postavili su temelje biohemijske genetike.

Prioritet u dešifriranju strukture molekule DNK pripada američkom virologu Jamesu Dewu Watsonu (rođen 1928.) i engleskom fizičaru Francisu Cricku (rođen 1916.), koji su 1953. objavili strukturni model ovog polimera.

Od ovog trenutka, tačnije 1953. godine, počinje treća faza u razvoju genetike - era sintetičke genetike. . Ovo vrijeme se obično naziva periodom molekularne genetike.

Treća faza , koji je započeo izgradnjom DNK modela, nastavio se otkrićem genetskog koda 1964. godine. Ovaj period karakterišu brojni radovi na dešifrovanju strukture genoma. Tako su se krajem 20. stoljeća pojavile informacije o potpunom dekodiranju genoma muhe Drosophila, naučnici su sastavili potpunu mapu Arabidopsis ili male gorušice, a ljudski genom je dešifrovan.

Dešifrovanje samo pojedinačnih delova DNK već omogućava naučnicima da dobiju transgene biljke, tj. biljke sa unesenim genima iz drugih organizama. Prema nekim izvorima, takvim biljkama je zasijana površina jednaka Velikoj Britaniji. To su uglavnom kukuruz, krompir i soja. Danas je genetika podijeljena na mnoga složena područja. Dovoljno je napomenuti dostignuća genetskog inženjeringa u proizvodnji somatskih i transgenih hibrida, stvaranje prve mape ljudskog genoma (Francuska, 1992; SAD, 2000), proizvodnju kloniranih ovaca (Škotska, 1997), kloniranih prasadi. (SAD, 2000) itd.

Početak 21. stoljeća naziva se postgenomskim periodom i, po svemu sudeći, obilježit će ga nova otkrića u oblasti genetike vezana za kloniranje živih bića i stvaranje novih organizama zasnovanih na mehanizmima genetskog inženjeringa.

Metode akumulirane do danas omogućavaju mnogo brže dešifriranje genoma složenih organizama, kao i uvođenje novih gena u njih.

Glavna otkrića u oblasti genetike:

1864 – Osnovni zakoni genetike (G. Mendel)

1900. – Ponovno su otkriveni G. Mendelovi zakoni ( G. de Vries, K. Correns, E. Čermak)

1900–1903 – Teorija mutacija (G.de Vries)

1910 – Hromozomska teorija nasljeđa (T. Morgan, T. Boveri, W. Sutton)

1925–1938 – “jedan gen – jedan protein” (J. Bill, E. Tatum)

1929 – djeljivost gena (A.S. Serebrov, N.P. Dubinjin)

1925 – umjetne mutacije (G.A. Nadson, G.S. Filippov)

1944 – DNK – nosilac nasljedne informacije (O. Avery, K. McLeod)

1953 – Strukturni model DNK (J. Watson, F. Crick)

1961 – genetski kod (M. Nirenberg, R. Holley, G. Khorana)

1961 – operonski princip organizacije gena i regulacije genske aktivnosti u bakterijama (F. Jacob, J. Monod)

1959 – sinteza gena (G. Khorana )

1974–1975 – metode genetskog inženjeringa ( K. Murray, N. Murray, W. Benton, R. Davis, E. Southern, M. Granstein, D. Hognes)

1978–2000 – dešifrovanje genoma (F. Blatner, R. Clayton, M. Adams, itd.)

Genetičke metode

HIBRIDOLOŠKI – str Urađena je analiza obrazaca nasljeđivanja individualnih karakteristika i svojstava organizama tokom polne reprodukcije, kao i analiza varijabilnosti gena i njihove kombinatorike (razvio G. Mendel).

CITOLOŠKI - sa Pomoću optičkog i elektronskog mikroskopa proučava se materijalna osnova nasljeđa na ćelijskom i supćelijskom nivou (hromozomi, DNK).

CITOGENETIČKI – sa integracijom hibridoloških i citoloških metoda osigurava se proučavanje kariotipa, promjena u strukturi i broju hromozoma.

STANOVNIŠTVO-STATISTIČKI – o Zasniva se na određivanju učestalosti pojavljivanja različitih gena u populaciji, što omogućava izračunavanje broja heterozigotnih organizama i na taj način predviđanje broja jedinki sa patološkom (mutantnom) manifestacijom djelovanja gena.

BIOHEMIJSKI- proučavaju se metabolički poremećaji (proteini, masti, ugljikohidrati, minerali) koji nastaju kao posljedica mutacije gena.

MATEMATIČKI – br Provodi se kvantitativno obračunavanje nasljeđivanja osobina.

GENEALOŠKI – Izraženo u sastavljanju rodovnika. Omogućava vam da utvrdite vrstu i prirodu nasljeđivanja osobina.

ONTOGENETIČKI – Omogućava vam da pratite djelovanje gena u procesu individualnog razvoja; u kombinaciji sa biohemijskom metodom, omogućava da se fenotipom ustanovi prisustvo recesivnih gena u heterozigotnom stanju.

Odabir je nauka o metodama za stvaranje visokoproduktivnih sorti biljaka, životinjskih pasmina i sojeva mikroorganizama.

Savremena selekcija je ogromna oblast ljudske delatnosti, koja predstavlja spoj različitih grana nauke, proizvodnje poljoprivrednih proizvoda i njihove složene prerade.

Problemi savremenog uzgoja

Stvaranje novih i unapređenje starih sorti, rasa i sojeva sa ekonomski korisnim osobinama.

Stvaranje tehnološki naprednih, visoko produktivnih bioloških sistema koji maksimalno koriste sirovine i energetske resurse planete.

Povećanje produktivnosti rasa, sorti i sojeva po jedinici površine u jedinici vremena.

Poboljšanje potrošačkih kvaliteta proizvoda.

Smanjenje udjela nusproizvoda i njihova sveobuhvatna prerada.

Smanjenje udjela gubitaka od štetočina i bolesti.

Teorijska osnova selekcije je genetika, jer upravo poznavanje zakona genetike omogućava namjerno kontroliranje pojave mutacija, predviđanje rezultata ukrštanja i ispravan odabir hibrida. Kao rezultat primjene genetskog znanja, bilo je moguće stvoriti više od 10.000 sorti pšenice na bazi nekoliko originalnih divljih sorti, te dobiti nove sojeve mikroorganizama koji luče proteine ​​iz hrane, ljekovite tvari, vitamine itd.

Metode uzgoja ostaju glavne specifične metode selekcije hibridizacija I veštačka selekcija.Hibridizacija

Ukrštanje organizama s različitim genotipovima glavni je način dobivanja novih kombinacija osobina.

Razlikuju se sljedeće vrste prelaza:

Intraspecifično prelaz– različiti oblici se ukrštaju unutar vrste (ne nužno sorte i rase). Intraspecifična ukrštanja također uključuju ukrštanje organizama iste vrste koji žive u različitim ekološkim uvjetima.

Inbreeding– inbriding kod biljaka i inbriding kod životinja. Koristi se za dobijanje čistih linija.

Međulinijski prelazi– ukrštaju se predstavnici čistih linija (a u nekim slučajevima i različite sorte i rase). Backcrosses (zadnji krstovi) su ukrštanja hibrida (heterozigota) sa roditeljskim oblicima (homozigoti). Na primjer, ukrštanje heterozigota s dominantnim homozigotnim oblicima koristi se za sprječavanje fenotipske manifestacije recesivnih alela.

Analiziranje krstova- Radi se o ukrštanju dominantnih formi sa nepoznatim genotipom i recesivno-homozigotnim tester linijama.

Daljinski prelaz– interspecifični i međugenerički. Obično su udaljeni hibridi sterilni i razmnožavaju se vegetativno

Selekcija je proces diferencijalne (nejednake) reprodukcije genotipova. Pritom, ne treba zaboraviti da se, zapravo, selekcija provodi prema fenotipovima u svim fazama ontogeneze organizama (pojedinaca). Dvosmislene veze između genotipa i fenotipa zahtijevaju testiranje odabranih biljaka po potomstvu.

Masovna selekcija– odabrana je cijela grupa. Na primjer, sjeme najboljih biljaka se sjedinjuje i sije zajedno. Masovna selekcija se smatra primitivnim oblikom selekcije, jer ne eliminiše uticaj varijabilnosti modifikacije (uključujući dugoročne modifikacije). Koristi se u proizvodnji sjemena. Prednost ovog oblika selekcije je očuvanje visokog nivoa genetičke raznovrsnosti u odabranoj grupi biljaka.

Individualni odabir– odabiru se pojedinačne jedinke, a sjeme prikupljeno od njih se zasebno sije. Individualna selekcija se smatra progresivnim oblikom selekcije, jer eliminiše uticaj modifikacione varijabilnosti.

Vrsta porodične selekcije je sib selection . Selekcija sestara se zasniva na odabiru za najbliže rođake (braću i sestre - braća i sestre). Poseban slučaj sib-selekcije je odabir suncokreta prema sadržaju ulja metoda polovina. Kada koristite ovu metodu, cvat (korpa) suncokreta se dijeli na pola. Sjemenke jedne polovice se provjeravaju na sadržaj ulja: ako je sadržaj ulja visok, onda se druga polovina sjemena koristi u daljnjoj selekciji.