A növények, állatok és mikroorganizmusok szelekciójának genetikai alapjai. A genetika alapjai

MI A KIVÁLASZTÁS.

A "kiválasztás" szó a latinból származik. "selectio", ami lefordítva azt jelenti: "választás, kiválasztás". A nemesítés olyan tudomány, amely új utakat és módszereket fejleszt ki a növényfajták és hibridjeik, valamint az állatfajták előállítására. Ez is a mezőgazdaságnak egy olyan ága, amely új fajták és fajták kifejlesztésével foglalkozik, olyan tulajdonságokkal, amelyek az ember számára szükségesek: magas termőképesség, bizonyos termékminőségek, betegségekkel szembeni ellenálló képesség, bizonyos növekedési körülményekhez jól alkalmazkodnak.

A GENETIKA MINT A KIVÁLASZTÁS ELMÉLETI ALAPJA.

A szelekció elméleti alapja a genetika – az élőlények öröklődésének és változékonyságának törvényszerűségeinek és ellenőrzésük módszereinek tudománya. Tanulmányozza a szülői formák tulajdonságainak és tulajdonságainak öröklődési mintázatait, módszereket és technikákat dolgoz ki az öröklődés kezelésére. Gyakorlati alkalmazásával új növényfajták és állatfajták nemesítése során az ember megszerezheti a szükséges organizmusformákat, valamint szabályozza azok egyedfejlődését és montogenezisét. A modern genetika alapjait G. Mendel cseh tudós fektette le, aki 1865-ben megállapította a diszkrétség vagy diszkontinuitás elvét az organizmusok tulajdonságainak és tulajdonságainak öröklésében. A kutató a borsóval végzett kísérletekben kimutatta, hogy a szülőnövények tulajdonságai a keresztezés során nem pusztulnak el vagy keverednek, hanem az egyik szülőre jellemző formában, vagy közbenső formában továbbadódnak az utódoknak, ismét megjelenve a következő generációkban. bizonyos mennyiségi arányokban. Kísérletei azt is bebizonyították, hogy az öröklődésnek vannak anyagi hordozói, amelyeket később géneknek neveznek. Minden szervezet számára különlegesek. A huszadik század elején T. H. Morgan amerikai biológus alátámasztotta az öröklődés kromoszómális elméletét, amely szerint az örökletes jellemzőket a kromoszómák - a test összes sejtjének magjának organellumai - határozzák meg. A tudós bebizonyította, hogy a gének lineárisan helyezkednek el a kromoszómák között, és az egyik kromoszómán lévő gének kapcsolódnak egymáshoz. Egy tulajdonságot általában egy kromoszómapár határoz meg. Amikor csírasejtek képződnek, a páros kromoszómák szétválnak. Teljes készletük helyreáll a megtermékenyített sejtben. Így az új szervezet mindkét szülőtől kap kromoszómákat, és ezzel együtt örököl bizonyos tulajdonságokat. A húszas években a mutációs és populációs genetika megjelent és fejlődésnek indult. A populációgenetika a genetika olyan területe, amely az evolúció főbb tényezőit - öröklődést, változékonyságot és szelekciót - vizsgálja egy populáció adott környezeti körülményei között. Ennek az iránynak az alapítója S. S. Chetverikov szovjet tudós volt. A mutációs genetikát a mutagenezissel párhuzamosan fogjuk megvizsgálni. A 30-as években N. K. Koltsov genetikus azt javasolta, hogy a kromoszómák óriásmolekulák, ezáltal előrevetítve a tudomány új irányának - a molekuláris genetikának - megjelenését. Később bebizonyosodott, hogy a kromoszómák fehérje és dezoxiribonukleinsav (DNS) molekulákból állnak. A DNS-molekulák örökletes információkat tartalmaznak, a fehérjék szintézisére szolgáló programot, amelyek a földi élet alapját képezik. A modern genetika átfogóan fejlődik. Sok iránya van. Megkülönböztetik a mikroorganizmusok, növények, állatok és emberek genetikáját. A genetika szorosan kapcsolódik más biológiai tudományokhoz - az evolúciótudományhoz, a molekuláris biológiához, a biokémiához. Ez a kiválasztás elméleti alapja. Genetikai kutatások alapján módszereket dolgoztak ki kukorica, napraforgó, cukorrépa, uborka hibridjei, valamint olyan állatok hibridjei és keresztezései előállítására, amelyek heterózis miatti heterózisban szenvednek (heterózis a felgyorsult növekedés, megnövekedett méret, megnövekedett életképesség és termelékenység). az első generációs hibridek a szülői szervezetekhez képest) megnövekedett termelékenység.

A szelekció és a vetőmagtermesztés elméleti alapja a genetika – az élőlények öröklődésének és változékonyságának törvényszerűségeinek tanulmányozása. Álláspontja az öröklődés diszkrétségéről, a mutációk és módosulások doktrínájáról, a genotípus és fenotípus fogalmairól, a dominancia és recesszívitás, a homo- és heterozigótaságról, a heterozisok természetének megállapításáról, a transzgressziókról és a neoplazmákról a hibridizáció során, a genetika minden vívmánya rendkívül fontos a mezőgazdasági haszonnövények hatékony szelekciós és vetőmag-előállítási módszereinek kidolgozása szempontjából

A magas technológiai és táplálkozási tulajdonságokkal rendelkező gabonafajták és hibridek létrehozásának hatékony módszereinek kidolgozásához tanulmányozni kell az öröklődés genetikai és fiziológiai-biokémiai mintázatait és a szénhidráttartalom változékonyságát, a gabonában lévő fehérjék frakcionált és aminosav összetételét, a természetet. a búza, sörárpa, köles, hüvelyesek és olajos magvak gabonaminőségi tulajdonságainak változékonyságáról és öröklődéséről, valamint a fő anyagok (fehérje, olaj stb.) minőségi összetételét meghatározó tulajdonságok alapján megfogalmazza a transzgresszív szelekció elméleti alapjait. . Fontos a búza és árpa szemek raktározó fehérjéinek elektroforézisének technikájának továbbfejlesztése a hibridizáció során a szülői formák kiválasztásához, valamint a gabonaminőség, a fagyállóság, a betegségekkel szembeni ellenálló képesség és más gazdaságilag értékes tulajdonságok szempontjából legértékesebb rekombinánsok kiválasztásához. valamint a vetőmagtermesztés elsődleges szakaszában lévő fajták biotípusos elemzésére. Nagyon fontos a kalászosok megtelepedéssel és vedléssel szembeni ellenálló képességének genetikai alapjainak, morfológiai és anatómiai sajátosságainak vizsgálata, rezisztens fajták létrehozása. Ki kell dolgozni és javítani kell az új növényi formák előállításának módszereit poliploidiával, haploidiával, hibrid embriók tenyésztésével, valamint sejt-, kromoszóma- és génsebészettel.

A genetika alátámasztotta az egyéni szelekciós módszerek alkalmazását és kidolgozta a keresztezések elméletét. A nemesítés egyik legfontosabb feladata olyan fajták létrehozása, amelyek kiváló minőségű termékeket állítanak elő. Az új, nagy termőképességű fajták és a szemes növények hibridjeinek kiváló technológiai és táplálkozási tulajdonságokkal kell rendelkezniük, stabilnak kell lenniük a változó termesztési körülmények között. Hazánkban több mint 60 erős búzafajtát nemesítettek és zónáztak be (Bezostaya 1, Mironovskaya 808, Donskaya Bezostaya, Odesskaya 51, Obriy, Saratovskaya 29, Saratovskaya 44, Tselinnaya 60, Novoszibirskaya 87 stb.), kiváló forrásanyag több kiváló minőségű fajta létrehozásához minden éghajlati övezetben. Az új zónás tavaszi búzafajták közül a Saratovskaya 54 kiemelkedik a gabona technológiai tulajdonságaiban. Ezt a fajtát a gabona folyamatosan magas fehérjetartalma és a kenyér nagy térfogati hozama, valamint jobb porozitása jellemzi. Gluténminősége magasabb, mint a Saratovskaya 29 fajtáé. A világkollekció mintái között vannak olyan fajták és formák, amelyek szemcseminősége kiemelkedően magas - 18-22% fehérjét tartalmaznak (kínai, kanadai, indiai minták). Sikeresen alkalmazzák a hibridizációban. Az új búzafajtáknak magasabb fehérjetartalommal (15-16%) és jó minőségű gluténnel kell rendelkezniük.

Olyan őszi és tavaszi búzafajtákat kell létrehozni, amelyek magas hozamot (7-9, illetve 5-6 tonna/1 ha) kombinálnak a gabona magas fehérjetartalmával (16-17 és 18-19%), magas -minőségi glutén és javított aminosav összetétel. A nemesítés legfontosabb feladata a különböző időjárási körülmények között folyamatosan magas termőképességű és szemminőségű fajták kialakítása. Nagyon fontos nemesítési probléma a kukorica, búza, árpa és zab magas fehérjetartalmú fajtáinak, valamint magas lizin- és egyéb esszenciális aminosav-tartalmú fajtáinak, hibridjeinek létrehozása is.

A feladat új, 58-60%-os magolaj-tartalmú napraforgófajták, hibridek kifejlesztése. Ugyanakkor fontos az olaj minőségének javítása, azaz a zsírsav-összetétel, a lipidarány, a megnövekedett vitamintartalom. Az új Pervenets mutáns fajta létrehozása, amely olajban akár 75% olajsavat tartalmaz, szemben a hagyományos fajták 30-35%-ával, jól mutatja a napraforgónemesítésben rejlő hatalmas lehetőségeket a termékminőség terén.

A megnövelt fehérjetartalom érdekében a hüvelyesek szelektálását célszerű elvégezni. Megnövelt cukortartalmú és magas technológiai tulajdonságokkal rendelkező cukorrépafajtákat, új technikai burgonyafajtákat kell létrehozni, amelyek gumóiban nagy mennyiségű keményítőt és fehérjét tartalmaznak. A rostos len és gyapot nemesítésének legfontosabb feladata új, jó termőképességű fajták kifejlesztése, amelyek magas hozamot és minőségi rostokat adnak.

A növényi immunitás problémájának sikeres megoldása érdekében rendkívül fontos a fertőző hátterek létrehozására és a gabonanövények rozsdája, a burgonya késői elhalása és más legveszélyesebb betegségek faji összetételének meghatározására szolgáló módszerek fejlesztése. Módszereket kell kidolgozni a betegségekkel és kártevőkkel szembeni rezisztencia gének és donorok azonosítására, meg kell vizsgálni hatásuk megnyilvánulásának feltételeit és e tulajdonság öröklődésének természetét a szülőpárok kiválasztásától és az időjárási körülményektől függően. Számítógépekkel és matematikai modellezéssel kell megszervezni az információs-genetikai rendszereket a tenyészanyag nyilvántartására és dokumentálására, a fajta- és nemesítési programok modelljeinek kidolgozására, a szülőpárok objektív kiválasztására és az optimális tenyésztési stratégia kiválasztására.

Folytatni kell az ipari vetőmagtermesztés szervezési és gazdaságossági kérdéseinek fejlesztését, a felgyorsított szaporítási módszerek fejlesztését, valamint az új fajták és hibridek termelésbe való bevezetését; a különböző talaj- és éghajlati övezetek adottságaihoz kapcsolódó művelési technológiák fejlesztése; magas hozamú magvak a vetőmagtermesztési rendszer minden szintjén; az elsődleges vetőmagtermesztés módszereinek és rendszereinek javítása; folytassa a kutatást a legjobb környezeti és agrotechnikai feltételek meghatározására a magas hozamú magvak kialakulásához.

A fajta nagyon fontos szerepet játszik a mezőgazdasági növények termesztésére szolgáló energia- és erőforrás-takarékos technológiák fejlesztésében. Ezt úgy érik el, hogy a gabonanövények kidőlésálló fajtáit és a borsó nem összetörő fajtáit vetik, ami lehetővé teszi a kukorica és a napraforgó korai érésű hibridjei közvetlen kombinálásával történő betakarítást, a gabona és a magvak érés közbeni gyors szárításával, ami csökkenti az elektromos áram költségét. vagy szárítási üzemanyag, korai lombhullató gyapotfajták, amely lehetővé teszi a nyers gyapot gépi betakarítását nagy termelékenységgel, veszteség nélkül stb.

A növénynemesítés a legfontosabb tényező a mezőgazdaság tudományos és technológiai fejlődésének felgyorsításában. Az elmúlt években gyorsan fejlődött hazánkban és külföldön is. Fontos gyakorlati eredmények születtek az új fajták létrehozásának rendkívül hatékony módszereinek kidolgozása alapján. Ide tartozik elsősorban a rövid szárú búza- és rizsfajták nemesítése, amelyek 1 hektáronként 10 tonna feletti terméshozam elérését teszik lehetővé magas mezőgazdasági háttér mellett, hibrid kukorica és hibridcirok létrehozása potenciális terméshozam mellett. 15 tonna hektáronként, módszerek kidolgozása a legfontosabb szemek és szemes takarmánynövények fehérjetartalmának radikális javítására, egyes növények veszélyes betegségeknek ellenálló fajtáinak létrehozása, a napraforgó olajtartalmának megkétszerezése. magvak és egyéb eredmények. A gabona és más mezőgazdasági növények terméshozamának és bruttó hozamának növelésében kiemelt fontosságúvá vált a szelekció és a jól bevált vetőmagtermesztés.

Ennek a tudománynak a továbbfejlesztése alapvetően új módszerek kifejlesztéséhez vezetett a forrásanyag létrehozására és az öröklődés kezelésének technikáira. A hibridizációval, a helyi fajták és természetes populációk felhasználásával történő alapanyagszerzés klasszikus módszerei mellett egyre nagyobb szerepet kapnak az új genetikai módszerek: a heterózis, a kísérleti mutagenezis, a poliploidia, a haploidia, a szövettenyésztés, a szomatikus hibridizáció, a kromoszóma- és génsebészet. Ezen módszerek alkalmazása a nemesítési folyamatban már pozitív eredményeket hozott.

A Gazdasági és Társadalmi Fejlődés Fő Irányai azt a feladatot tűzték ki célul, hogy a biotechnológia és a géntechnológia felhasználásával erősítsék meg az intenzív technológiák követelményeinek megfelelő, azokkal szemben ellenálló, új, nagy termőképességű fajták és hibridek létrehozását és termelésbe vételét. káros környezeti hatásokkal, gépi betakarításra alkalmasak és kielégítik az élelmiszeripar igényeit; a vetőmagtermesztés megszervezésének javítása és a vetőmag minőségének javítása.

GENETIKA - A KIVÁLASZTÁS ELMÉLETI ALAPJAI. TENYÉSZTÉS ÉS MÓDSZEREI.

• A szelekció az ember számára szükséges tulajdonságokkal rendelkező új növényfajták, állatfajták és mikroorganizmus-törzsek nemesítésének és meglévő régi fajtáinak nemesítésének tudománya.
• A fajta az ember által mesterségesen létrehozott növénypopuláció, amelyet egy bizonyos génállomány, örökletesen rögzített morfológiai és élettani jellemzők, valamint a termelékenység bizonyos szintje és jellege jellemez.
• A fajta az ember által mesterségesen létrehozott állatpopuláció, amelyet egy bizonyos génállomány, örökletes morfológiai és fiziológiai jellemzők, valamint a termelékenység bizonyos szintje és jellege jellemez.
• A törzs az ember által mesterségesen létrehozott mikroorganizmusok populációja, amelyet meghatározott génállomány, örökletesen rögzített morfológiai és fiziológiai jellemzők, valamint a termelékenység bizonyos szintje és jellege jellemez.

2. Melyek a szelekció, mint tudomány fő céljai?

1. Növényfajták, állatfajták és mikroorganizmus-törzsek termőképességének növelése;
2. Növényfajták, állatfajták és mikroorganizmus-törzsek sokféleségének tanulmányozása;
3. Az örökletes variabilitás mintáinak elemzése a hibridizációs és mutációs folyamat során;
4. A környezet szerepének tanulmányozása az élőlények jellemzőinek és tulajdonságainak alakulásában;
5. Mesterséges szelekciós rendszerek fejlesztése, amelyek hozzájárulnak az ember számára hasznos tulajdonságok erősítéséhez és megszilárdításához a különböző szaporodási módokkal rendelkező szervezetekben;
6. Betegségekkel és éghajlati viszonyokkal szemben ellenálló fajták és fajták létrehozása;
7. Gépesített ipari termesztésre, nemesítésre alkalmas fajták, fajták, törzsek beszerzése.

3. Mi a szelekció elméleti alapja?

Válasz: A szelekció elméleti alapja a genetika. Felhasználja az evolúcióelmélet, a molekuláris biológia, a biokémia és más biológiai tudományok vívmányait is.

4. Töltse ki a táblázatot "Kiválasztási módszerek".

5. Mi a szelekció jelentősége az emberi gazdasági tevékenységben?

Válasz: A kiválasztás lehetővé teszi a növényfajták, állatfajták és mikroorganizmus-törzsek termelékenységének növelését; mesterséges szelekciós rendszerek kifejlesztése, amelyek segítenek megerősíteni és megszilárdítani az ember számára előnyös tulajdonságokat a különböző szervezetekben; betegségeknek és éghajlati viszonyoknak ellenálló fajtákat és fajtákat hozzon létre; gépesített ipari termesztésre és nemesítésre alkalmas fajtákat, fajtákat és törzseket beszerezni.

TANÍTÁS N.I. VAVILOV A KULTÚRA NÖVÉNYEK VÁLTOZÁSÁNAK KÖZPONTJÁRÓL ÉS EREDETÉRŐL.

1. Adja meg a fogalmak definícióit!

• A diverzitás és származás központja az a terület (földrajzi terület), amelyen belül a mezőgazdasági növények egy fajja vagy más szisztematikus kategóriája kialakult és ahonnan elterjedt.
• A homológ sorozat a genetikailag közeli fajok és nemzetségek örökletes variabilitásának hasonló sorozata.

2. Fogalmazza meg az örökletes variabilitás homológ sorozatának törvényét!

Válasz: A genetikailag közel álló fajokat és nemzetségeket hasonló örökletes variabilitás-sorozat jellemzi, olyan rendszerességgel, hogy egy fajon belüli formasorok ismeretében megjósolható a párhuzamos formák jelenléte más fajokban és nemzetségekben. Minél közelebb helyezkednek el a nemzetségek és a fajok genetikailag az általános rendszerben, annál teljesebb a hasonlóság változatosságuk sorozatában. Az egész növénycsaládot általában egy bizonyos változási ciklus jellemzi, amely a családot alkotó összes nemzetségen és fajon áthalad.

3. Töltse ki a táblázatot! " A termesztett növények származási és sokféleségének központjai."

A BIOTECHNOLÓGIA, EREDMÉNYEI ÉS FEJLŐDÉSI KITEKINTÉSE.

1. Adja meg a fogalmak definícióit!

• A biotechnológia olyan tudományág, amely az élő szervezetek, rendszereik vagy létfontosságú tevékenységük termékeinek technológiai problémák megoldására való felhasználásának lehetőségeit, valamint a szükséges tulajdonságokkal rendelkező élő szervezetek létrehozásának lehetőségét vizsgálja génsebészet segítségével.
• A sejttechnológia egy új típusú sejtek létrehozása, amelyek hibridizációjukon, rekonstrukciójukon és tenyésztésükön alapulnak. A szó szűk értelmében ez a kifejezés protoplasztok vagy állati sejtek hibridizációjára utal, tágabb értelemben - a velük végzett különféle manipulációkra, amelyek tudományos és gyakorlati problémák megoldását célozzák.
• A génsebészet technikák, módszerek és technológiák összessége rekombináns RNS és DNS kinyerésére, gének izolálására egy szervezetből, gének manipulálására és más organizmusokba való bejuttatására.

2. Mi a biotechnológia szerepe a gyakorlati emberi tevékenységekben?

Válasz: Biotechnológiai eljárásokat használnak sütésben, borkészítésben, sörfőzésben, erjesztett tejtermékek előállításában; mikrobiológiai folyamatok - aceton, butanol, antibiotikumok, vitaminok, takarmányfehérje előállításához; a biotechnológia magában foglalja az élő szervezetek, rendszereik vagy létfontosságú tevékenységük termékeinek felhasználását is technológiai problémák megoldására, a szükséges tulajdonságokkal rendelkező élő szervezetek létrehozásának lehetőségét.

3. Milyen kilátások vannak a biotechnológia fejlődésében?

A biotechnológia további fejlesztése számos fontos probléma megoldásában segít:

1. Oldja meg az élelmiszerhiány problémáját.
2. Növelje a termesztett növények termőképességét, alkosson olyan fajtákat, amelyek ellenállóbbak a káros hatásokkal szemben, és találjanak új módszereket a növények védelmére.
3. Hozzon létre új biológiai műtrágyákat, vermikomposztot.
4. Keressen alternatív állati fehérjeforrásokat.
5. Szaporítsuk a növényeket vegetatívan szövettenyészet segítségével.
6. Hozzon létre új gyógyszereket és étrend-kiegészítőket.
7. A fertőző betegségek és rosszindulatú daganatok korai diagnosztizálása.
8. Ipari és mezőgazdasági hulladék feldolgozásával környezetbarát tüzelőanyagok előállítása.
9. Az ásványok feldolgozása új módokon.
10. Használja a biotechnológiai módszereket a legtöbb iparágban az emberiség javára.

4. Milyen negatív következményeit látja az ellenőrizetlen biotechnológiai kutatásoknak?

Válasz: A transzgénikus termékek károsak lehetnek az egészségre és rosszindulatú daganatokat okozhatnak. Az emberi klónozás embertelen és sok nemzet világnézetével ellentétes. A biotechnológia legújabb fejlesztései ellenőrizhetetlen következményekkel járhatnak: új, az emberre rendkívül veszélyes vírusok és mikroorganizmusok létrejöttéhez, valamint az ellenőrzöttekhez: biológiai fegyverek létrehozásához.

A szelekció fejlődésének modern korszaka egy új tudomány - a genetika - kialakulásával kezdődik. A genetika az élőlények öröklődését és változékonyságát vizsgáló tudomány. Az öröklődés lényegének tisztázásához nagyon fontos hozzájárulást tett G. Mendel (1822-1884), akinek növényi keresztezési kísérletei a legmodernebb öröklődési kutatások alapját képezik. Nemzetisége szerint cseh, a brunni (ma Brünn) ferences kolostor szerzetese, G. Mendel ugyanakkor természettudományokat tanított egy reáliskolában, és nagyon érdekelte a kertészet. Sok éven át minden szabadidejét különféle kultúrnövények keresztezésének kísérleteinek szentelte. Ennek eredményeként felfedezték a tulajdonságok utódokra való átvitelének mintáit. G. Mendel a „Természettudósok Társasága” brünni ülésén számolt be eredményeiről, majd 1866-ban publikálta ezeket a Társaság tudományos munkáiban. Ezek a rendelkezések azonban ellentmondtak az akkori öröklődésről szóló elképzeléseknek, ezért 34 évvel újrafelfedezésük után elismerésben részesültek.

1900-ban három munka jelent meg egyszerre, három genetikus: Hugo de Vries Hollandiából, K. Correns Németországból és E. Cermak Ausztriából. Megerősítették a G. Mendel által felfedezett öröklődési törvényeket.

De Vries, Correns és Cermak publikált munkáját általában Mendel törvényeinek újrafelfedezésének nevezik, és 1900-at tekintik a kísérleti genetika, mint önálló tudomány létezésének hivatalos kezdetének.

A genetikát mint önálló tudományt Bateson angol tudós javaslatára 1907-ben elválasztották a biológiától. Ő javasolta a tudomány nevét is – genetika.

A Mendel-törvények újrafelfedezése óta N. P. Dubinin (1986) három szakaszt különböztet meg a genetika fejlődésében.

Első fázis - Ez a klasszikus genetika korszaka, amely 1900-tól 1930-ig tartott. Ez volt a génelmélet és az öröklődés kromoszómális elméletének megalkotásának ideje. Nagy jelentőséggel bírt a fenotípus és genotípus doktrínája, a gének kölcsönhatása, a tenyésztésben az egyedszelekció genetikai alapelvei, valamint a bolygó genetikai tartalékainak szelekciós célú mobilizálásának doktrínája is. Ennek az időszaknak néhány felfedezése külön említést érdemel.

August Weismann (1834-1914) német biológus olyan elméletet alkotott, amely sok tekintetben előrevetítette az öröklődés kromoszómális elméletét.

Weisman hipotézisei a redukciós felosztás jelentéséről. Ezen kívül különbséget tett az öröklött tulajdonságok és a külső körülmények vagy testmozgás hatására megszerzett tulajdonságok között.

A. Weisman kísérletileg próbálta bizonyítani a mechanikai sérülések nem örökölhetőségét (nemzedékeken át levágta a farkát, de nem született farkatlan utód).

Ezt követően A. Weisman általános koncepcióját finomították, figyelembe véve a citológiai adatokat és a magnak a tulajdonságok öröklődésében betöltött szerepére vonatkozó információkat. Általánosságban elmondható, hogy ő volt az első, aki bizonyította az ontogenezis során szerzett tulajdonságok öröklődésének lehetetlenségét, és hangsúlyozta a csírasejtek autonómiáját, valamint kimutatta a meiózisban a kromoszómák számának csökkenésének biológiai jelentőségét, mint a meiózis állandóságát fenntartó mechanizmust. a faj diploid kromoszómakészlete és a kombinatív variabilitás alapja.

1901-ben G. De Vries megfogalmazott egy mutációs elméletet, amely nagyrészt egybeesik S. I. Korzhinsky (1861–1900) orosz botanikus heterogenezis elméletével (1899). Korzhinsky - De Vries mutációs elmélete szerint az örökletes jellemzők nem teljesen állandóak, hanem hirtelen megváltozhatnak a változások - hajlamuk mutációja miatt.

A genetika fejlődésének legfontosabb mérföldköve - az öröklődés kromoszómális elméletének megalkotása - Thomas Gent Morgan (1866–1945) amerikai embriológus és genetikus nevéhez és iskolájához kötődik. Gyümölcslegyekkel végzett kísérletek alapján - Drosophila melanogaster Századunk 20-as éveinek közepére Morgan megalkotta a gének kromoszómákban való lineáris elrendezésének ötletét, és megalkotta a gén elméletének első változatát - az örökletes információ elemi hordozóját. A génprobléma a genetika központi problémája lett. Jelenleg fejlesztés alatt áll.

Az örökletes variabilitás doktrínáját Nyikolaj Ivanovics Vavilov (1887–1943) szovjet tudós munkáiban folytatták, aki 1920-ban megfogalmazta az örökletes változékonyság homológiai sorozatának törvényét. Ez a törvény hatalmas mennyiségű anyagot foglalt össze a közeli nemzetségek és fajok variabilitásának párhuzamosságáról, összekapcsolva ezzel a szisztematikát és a genetikát. A törvény jelentős lépés volt a genetika és az evolúciós tanítás későbbi szintézise felé. N. I. Vavilov megalkotta a termesztett növények genetikai központjainak elméletét is, amely nagyban megkönnyítette a szükséges növényi genotípusok felkutatását és bevezetését.

Ugyanebben az időszakban a genetika néhány más, a mezőgazdaság számára fontos területe is gyors fejlődésnek indult. Ezek közé tartoznak a kvantitatív tulajdonságok öröklődési mintáinak tanulmányozásával foglalkozó munkák (különösen a svéd genetikus, G. Nilsson-Ehle tanulmányai), a hibrid erő - heterózis - felderítésével (E. East és D. Jones amerikai genetikusok munkái), a gyümölcsös növények interspecifikus hibridizációjáról (I. V. Michurin Oroszországban és L. Burbank az USA-ban), számos tanulmány foglalkozott különféle termesztett növények és háziállatok magángenetikájával.

A genetika kialakulása a Szovjetunióban is ebbe a szakaszba tartozik. Az október utáni években három genetikai iskola alakult ki, amelyek élén kiemelkedő tudósok álltak: N. K. Koltsov (1872–1940) Moszkvában, Yu. A. Filipchenko (1882–1930) és N. I. Vavilov (1887–1943) Leningrádban fontos szerepet játszik a genetikai kutatások fejlesztésében.

Második fázis, - Ez a genetika neoklasszicizmusának szakasza, amely 1930-tól 1953-ig tartott. Rajt második szakaszösszefüggésbe hozható azzal, hogy O. Avery 1944-ben felfedezte az öröklődés anyagát - a dezoxiribonukleinsavat (DNS).

Ez a felfedezés a genetika új szakaszának kezdetét jelképezte - a molekuláris genetika születését, amely a 20. századi biológiában számos felfedezés alapját képezte.

Ezekben az években fedezték fel a gének és kromoszómák mesterséges megváltoztatásának lehetőségét (kísérleti mutagenezis); felfedezték, hogy a gén egy összetett rendszer, amely részekre osztható; a populációgenetika és az evolúciós genetika alapelvei megalapozottak; létrejött a biokémiai genetika, amely megmutatta a gének szerepét a sejt és a szervezet összes fontosabb bioszintézisében;

Ennek az időszaknak az eredményei elsősorban a mesterséges mutagenezist tartalmazzák. Az első bizonyítékot arra vonatkozóan, hogy a mutációk mesterségesen előidézhetők, 1925-ben, a Szovjetunióban G. A. Nadson és G. S. Filippov szerezte meg az alsóbbrendű gombák (élesztő) rádiummal történő besugárzásának kísérletei során, a mutációk kísérleti előállításának lehetőségére pedig döntő bizonyítékot 1927-ben adtak. Az amerikai Meller kísérletei a röntgensugárzás hatásairól.

Egy másik amerikai biológus, J. Stadler (1927) hasonló hatásokat fedezett fel növényekben. Aztán kiderült, hogy az ultraibolya sugarak is okozhatnak mutációkat, és hogy a magas hőmérséklet ugyanezzel a képességgel rendelkezik, bár gyengébb mértékben. Hamarosan olyan információk is megjelentek, hogy a mutációkat vegyi anyagok okozhatják. Ez az irány a Szovjetunióban I. A. Rapoport és a Nagy-Britanniában S. Auerbach kutatásainak köszönhetően kapott széles kört. Az indukált mutagenezis módszerével szovjet tudósok A. S. Serebrovsky (1892–1948) vezetésével elkezdték tanulmányozni a gén szerkezetét Drosophila Melanogasterben. Tanulmányaikban (1929–1937) ők mutatták meg először annak összetett szerkezetét.

A genetika történetének ugyanabban a szakaszában kialakult és fejlődött egy irány, amelynek célja az evolúció genetikai folyamatainak tanulmányozása volt. Ezen a területen az alapvető munkák S. S. Chetverikov szovjet tudósé (1880–1959), R. Fisher és J. Haldane angol genetikusoké, valamint S. Wright amerikai genetikusé voltak. S. S. Chetverikov és munkatársai számos Drosophila fajon végezték el a természetes populációk genetikai szerkezetének első kísérleti vizsgálatait. Megerősítették a mutációs folyamat fontosságát a természetes populációkban. Aztán ezeket a munkákat N. P. Dubinin a Szovjetunióban és F. Dobzhansky az USA-ban folytatta.

A 40-es évek fordulóján J. Bill (született 1903-ban) és E. Tatum (1909–1975) lefektette a biokémiai genetika alapjait.

A DNS-molekula szerkezetének megfejtésében elsőbbséget élvez az amerikai virológus, James Dew Watson (született 1928-ban) és az angol fizikus, Francis Crick (1916-ban), akik 1953-ban publikálták ennek a polimernek a szerkezeti modelljét.

Ettől a pillanattól kezdve, nevezetesen 1953-tól kezdődik a genetika fejlődésének harmadik szakasza - a szintetikus genetika korszaka . Ezt az időt általában a molekuláris genetika időszakának nevezik.

Harmadik szakasz , amely egy DNS-modell felépítésével kezdődött, majd 1964-ben a genetikai kód felfedezésével folytatódott. Ezt az időszakot számos munka jellemzi a genomok szerkezetének megfejtésével kapcsolatban. Tehát a 20. század végén információ jelent meg a Drosophila légy genomjának teljes dekódolásáról, a tudósok összeállították az Arabidopsis vagy a kis mustár teljes térképét, és megfejtették az emberi genomot.

A DNS csak egyes szakaszainak megfejtése már lehetővé teszi a tudósok számára, hogy transzgenikus növényeket, pl. más élőlényekből származó géneket tartalmazó növények. Egyes források szerint Nagy-Britanniával megegyező területet vetnek be ilyen növényekkel. Ezek főleg kukorica, burgonya és szójabab. Manapság a genetika számos összetett területre oszlik. Elég csak megjegyezni a géntechnológia eredményeit a szomatikus és transzgenikus hibridek előállítása terén, az első emberi genom térkép megalkotását (Franciaország, 1992; USA, 2000), a klónozott juhok előállítását (Skócia, 1997), a klónozott malacokat. (USA, 2000) stb.

A 21. század elejét posztgenomikus korszaknak hívják, és láthatóan új felfedezések lesznek az élőlények klónozásával és a géntechnológiai mechanizmusokon alapuló új organizmusok létrehozásával kapcsolatos genetika területén.

Az eddig felhalmozott módszerek sokkal gyorsabban teszik lehetővé az összetett szervezetek genomjának megfejtését, valamint új gének bejuttatását.

Főbb felfedezések a genetika területén:

1864 – A genetika alaptörvényei (G. Mendel)

1900 – G. Mendel törvényeit újra felfedezték ( G. de Vries, K. Correns, E. Cermak)

1900–1903 – Mutációelmélet (G.de Vries)

1910 – Az öröklődés kromoszómális elmélete (T. Morgan, T. Boveri, W. Sutton)

1925-1938 – „egy gén – egy fehérje” (J. Bill, E. Tatum)

1929 – génoszthatóság (A.S. Szerebrov, N.P. Dubinin)

1925 – mesterséges mutációk (G.A. Nadson, G.S. Filippov)

1944 – DNS – az örökletes információ hordozója (O. Avery, K. McLeod)

1953 – DNS szerkezeti modell (J. Watson, F. Crick)

1961 – genetikai kód (M. Nirenberg, R. Holley, G. Khorana)

1961 – A génszervezés és a génaktivitás szabályozásának működési elve baktériumokban (F. Jacob, J. Monod)

1959 – génszintézis (G. Khorana )

1974–1975 – a géntechnológia módszerei ( K. Murray, N. Murray, W. Benton, R. Davis, E. Southern, M. Granstein, D. Hognes)

1978–2000 – genomok megfejtése (F. Blatner, R. Clayton, M. Adams stb.)

Genetikai módszerek

HIBRIDOLÓGIAI – p Elemzés készül az élőlények egyedi jellemzőinek és tulajdonságainak öröklődési mintáiról az ivaros szaporodás során, valamint a gének variabilitásának és kombinatorikájának elemzése (G. Mendel kidolgozása).

CITOLÓGIAI - azzal Optikai és elektronmikroszkópok segítségével sejt- és szubcelluláris szinten (kromoszómák, DNS) vizsgálják az öröklődés anyagi alapjait.

CITOGENETIKUS – azzal a hibridológiai és citológiai módszerek integrálása biztosítja a kariotípus, a kromoszómák szerkezetében és számában bekövetkezett változások vizsgálatát.

NÉPESSÉG-STATISZTIKA – o A különböző gének populációban való előfordulási gyakoriságának meghatározásán alapul, ami lehetővé teszi a heterozigóta organizmusok számának kiszámítását, és ezáltal a gén működésének patológiás (mutáns) megnyilvánulásával rendelkező egyedek számának előrejelzését.

BIOKÉMIAI- génmutációból eredő anyagcserezavarokat (fehérjék, zsírok, szénhidrátok, ásványi anyagok) vizsgálják.

MATEMATIKAI – n Elvégzik a tulajdonságok öröklődésének mennyiségi elszámolását.

GENEALOGIAI – A törzskönyvek összeállításában kifejezve. Lehetővé teszi a tulajdonságok öröklődésének típusának és természetének megállapítását.

ONTOGENETIKA – Lehetővé teszi a gének működésének nyomon követését az egyedfejlődés folyamatában; biokémiai módszerrel kombinálva lehetővé teszi a heterozigóta állapotban lévő recesszív gének jelenlétének fenotípusonkénti megállapítását.

Kiválasztás a növényfajták, állatfajták és mikroorganizmus-törzsek rendkívül termékeny fajtáinak létrehozására szolgáló módszerek tudománya.

A modern szelekció az emberi tevékenység hatalmas területe, amely a tudomány különböző ágainak, a mezőgazdasági termékek előállításának és komplex feldolgozásának ötvözete.

A modern tenyésztés problémái

Gazdaságilag hasznos tulajdonságokkal rendelkező új fajták, fajták, törzsek létrehozása, régiek fejlesztése.

Technológiailag fejlett, nagy termelékenységű biológiai rendszerek létrehozása, amelyek maximálisan kihasználják a bolygó nyersanyagait és energiaforrásait.

A fajták, fajták és törzsek termőképességének növelése területegységenként, időegységenként.

A termékek fogyasztói minőségének javítása.

A melléktermékek arányának csökkentése, átfogó feldolgozása.

A kártevők és betegségek okozta veszteségek arányának csökkentése.

A kiválasztás elméleti alapjai genetika, hiszen a genetika törvényeinek ismerete teszi lehetővé a mutációk előfordulásának céltudatos szabályozását, a keresztezés eredményeinek előrejelzését és a hibridek helyes kiválasztását. A genetikai ismeretek alkalmazásának eredményeként több eredeti vadfajta alapján több mint 10 000 búzafajta létrehozására, valamint olyan új mikroorganizmus-törzsek beszerzésére, amelyek élelmiszerfehérjéket, gyógyászati ​​anyagokat, vitaminokat stb.

Tenyésztési módszerek a fő specifikus kiválasztási módszerek megmaradnak hibridizációÉs mesterséges szelekció.Hibridizáció

A különböző genotípusú organizmusok keresztezése a fő módszer a tulajdonságok új kombinációinak megszerzésére.

A következő típusú kereszteződéseket különböztetjük meg:

Intrafajlagos átkelés– egy fajon belül különböző formákat kereszteznek (nem feltétlenül fajtákat és fajtákat). A fajokon belüli keresztezések közé tartoznak az azonos fajhoz tartozó, eltérő környezeti körülmények között élő szervezetek keresztezései is.

Beltenyésztés– beltenyésztés növényekben és beltenyésztés állatokban. Tiszta vonalak készítésére szolgál.

Sorközi kereszteződések– a tiszta vonalak képviselőit (és esetenként különböző fajtákat és fajtákat) keresztezik. Visszakeresztezések (hátsó keresztek) hibridek (heterozigóták) szülői formákkal (homozigóták) való keresztezései. Például a heterozigóták domináns homozigóta formákkal való keresztezését használják a recesszív allélok fenotípusos megnyilvánulásának megakadályozására.

A keresztek elemzése- Ezek ismeretlen genotípusú domináns formák és recesszív-homozigóta tesztervonalak keresztezései.

Távoli átkelés– interspecifikus és intergenerikus. A távoli hibridek általában sterilek, és vegetatívan szaporítják

A szelekció a genotípusok eltérő (egyenlőtlen) szaporodásának folyamata. Nem szabad elfelejteni, hogy valójában a szelekció fenotípusok szerint történik az organizmusok (egyedek) ontogenezisének minden szakaszában. A genotípus és a fenotípus közötti kétértelmű összefüggések megkövetelik a kiválasztott növények utód szerinti tesztelését.

Tömegválasztás– a teljes csoport ki van választva. Például a legjobb növények magjait egyesítik és együtt vetik el. A tömeges szelekciót a szelekció primitív formájának tekintjük, mivel nem szünteti meg a módosítási variabilitás hatását (beleértve a hosszú távú módosításokat is). Vetőmagtermesztésben használják. Ennek a szelekciós formának az az előnye, hogy a kiválasztott növénycsoportban megőrzi a magas szintű genetikai diverzitást.

Egyéni kiválasztás– az egyes egyedeket kiválasztják, a belőlük gyűjtött magvakat külön elvetik. Az egyéni szelekciót a szelekció progresszív formájának tekintjük, mivel kiküszöböli a módosítási variabilitás befolyását.

A családválasztás egy fajtája az testvérválasztás . A testvérek kiválasztása a legközelebbi rokonok (testvérek - testvérek) alapján történik. A testvérszelekció speciális esete a napraforgó olajtartalom szerinti szelekciója módszer felezés. Ezzel a módszerrel a napraforgóvirágzat (kosár) felére oszlik. Az egyik felének magvak olajtartalmát ellenőrizzük: ha magas az olajtartalom, akkor a magok második felét használjuk fel a további szelekcióhoz.