Dasar genetik seleksi tumbuhan, hewan dan mikroorganisme. Dasar-dasar genetika

APA ITU SELEKSI.

Kata "seleksi" berasal dari bahasa Latin. "selectio", yang diterjemahkan berarti "pilihan, seleksi". Pemuliaan adalah ilmu yang mengembangkan cara dan metode baru untuk memperoleh varietas tanaman dan hibridanya, serta ras hewan. Ini juga merupakan cabang pertanian yang berhubungan dengan pengembangan varietas dan keturunan baru dengan sifat-sifat yang diperlukan manusia: produktivitas tinggi, kualitas produk tertentu, ketahanan terhadap penyakit, beradaptasi dengan baik pada kondisi pertumbuhan tertentu.

GENETIKA SEBAGAI DASAR TEORITIS SELEKSI.

Landasan teori seleksi adalah genetika - ilmu tentang hukum hereditas dan variabilitas organisme serta metode pengendaliannya. Ia mempelajari pola pewarisan sifat dan sifat bentuk orang tua, mengembangkan metode dan teknik untuk mengelola hereditas. Dengan menerapkannya dalam praktik ketika membiakkan varietas baru tumbuhan dan hewan, seseorang memperoleh bentuk organisme yang diperlukan, dan juga mengontrol perkembangan individu dan montogenesisnya. Fondasi genetika modern diletakkan oleh ilmuwan Ceko G. Mendel, yang pada tahun 1865 menetapkan prinsip keleluasaan, atau diskontinuitas, dalam pewarisan sifat dan sifat organisme. Dalam percobaan dengan kacang polong, peneliti menunjukkan bahwa ciri-ciri tanaman induk pada saat persilangan tidak musnah atau tercampur, tetapi diturunkan kepada keturunannya baik dalam bentuk ciri salah satu induknya, atau dalam bentuk peralihan, yang muncul kembali pada generasi berikutnya. dalam rasio kuantitatif tertentu. Eksperimennya juga membuktikan bahwa ada materi pembawa keturunan, yang kemudian disebut gen. Mereka spesial untuk setiap organisme. Pada awal abad kedua puluh, ahli biologi Amerika T. H. Morgan memperkuat teori hereditas kromosom, yang menurutnya karakteristik herediter ditentukan oleh kromosom - organel inti semua sel tubuh. Ilmuwan membuktikan bahwa gen terletak secara linier di antara kromosom dan gen pada satu kromosom saling terkait satu sama lain. Suatu sifat biasanya ditentukan oleh sepasang kromosom. Ketika sel germinal terbentuk, kromosom berpasangan terpisah. Kumpulan lengkap mereka dipulihkan dalam sel yang telah dibuahi. Dengan demikian, organisme baru menerima kromosom dari kedua orang tuanya, dan bersama mereka mewarisi sifat-sifat tertentu. Pada tahun dua puluhan, mutasi dan genetika populasi muncul dan mulai berkembang. Genetika populasi adalah bidang genetika yang mempelajari faktor utama evolusi - hereditas, variabilitas, dan seleksi - dalam kondisi lingkungan tertentu suatu populasi. Pendiri arah ini adalah ilmuwan Soviet S.S. Chetverikov. Kami akan mempertimbangkan genetika mutasi secara paralel dengan mutagenesis. Pada tahun 30-an, ahli genetika N.K. Koltsov mengemukakan bahwa kromosom adalah molekul raksasa, sehingga mengantisipasi munculnya arah baru dalam sains - genetika molekuler. Belakangan terbukti bahwa kromosom terdiri dari molekul protein dan asam deoksiribonukleat (DNA). Molekul DNA mengandung informasi herediter, suatu program sintesis protein, yang merupakan dasar kehidupan di Bumi. Genetika modern berkembang secara komprehensif. Ia memiliki banyak arah. Genetika mikroorganisme, tumbuhan, hewan dan manusia dibedakan. Genetika berkaitan erat dengan ilmu biologi lainnya - ilmu evolusi, biologi molekuler, biokimia. Ini adalah landasan teori seleksi. Berdasarkan penelitian genetika, telah dikembangkan metode untuk menghasilkan hibrida jagung, bunga matahari, bit gula, ketimun, serta hibrida dan persilangan hewan yang mengalami heterosis karena heterosis (heterosis adalah percepatan pertumbuhan, peningkatan ukuran, peningkatan viabilitas dan produktivitas tanaman). hibrida generasi pertama dibandingkan dengan organisme induk )meningkatkan produktivitas.

Dasar teori seleksi dan produksi benih adalah genetika - studi tentang hukum hereditas dan variabilitas organisme. Posisinya pada diskresi hereditas, doktrin mutasi dan modifikasi, konsep genotipe dan fenotipe, dominasi dan resesif, homo dan heterozigositas, penetapan sifat heterosis, pelanggaran dan neoplasma selama hibridisasi, semua pencapaian genetika adalah sangat penting untuk pengembangan metode seleksi dan produksi benih tanaman pertanian yang efektif

Untuk mengembangkan metode yang efektif dalam menciptakan varietas dan hibrida dengan kualitas teknologi dan nutrisi tinggi dari biji-bijian, perlu dipelajari pola genetik dan fisiologis-biokimia dari hereditas dan variabilitas kandungan karbohidrat, komposisi fraksi dan asam amino protein dalam biji-bijian, alam. variabilitas dan pewarisan ciri-ciri kualitas gabah pada gandum, malting barley, millet, biji-bijian kacang-kacangan dan minyak sayur serta merumuskan landasan teori seleksi transgresif berdasarkan sifat-sifat yang menentukan komposisi kualitatif zat utama (protein, minyak, dll) . Penting untuk lebih meningkatkan teknik elektroforesis protein penyimpanan gandum dan biji barley untuk pemilihan bentuk induk selama hibridisasi dan pemilihan rekombinan yang paling berharga dalam hal kualitas biji-bijian, ketahanan terhadap embun beku, ketahanan terhadap penyakit dan sifat-sifat bernilai ekonomi lainnya, seperti serta untuk analisis biotipe varietas pada tahap utama produksi benih. Sangat penting untuk mempelajari dasar genetik dan ciri morfologi dan anatomi ketahanan sereal terhadap rebah dan rontok serta untuk menciptakan varietas tahan. Perlu dikembangkan dan ditingkatkan metode memperoleh bentuk tanaman baru dengan menggunakan poliploidi, haploidi, kultur embrio hibrida, serta rekayasa seluler, kromosom dan genetika.

Genetika memperkuat penggunaan metode seleksi individu dan mengembangkan teori persilangan. Salah satu tugas terpenting pemuliaan adalah penciptaan varietas yang menghasilkan produk berkualitas tinggi. Biji-bijian dari varietas baru yang sangat produktif dan hibrida dari tanaman biji-bijian harus memiliki kualitas teknologi dan nutrisi yang sangat baik, stabil dalam kondisi pertumbuhan yang berubah. Di negara kita, lebih dari 60 varietas gandum kuat telah dibiakkan dan dikategorikan (Bezostaya 1, Mironovskaya 808, Donskaya Bezostaya, Odesskaya 51, Obriy, Saratovskaya 29, Saratovskaya 44, Tselinnaya 60, Novosibirskaya 87, dll.), yang berfungsi sebagai bahan sumber yang sangat baik untuk menciptakan lebih banyak varietas berkualitas tinggi untuk semua zona iklim. Di antara varietas gandum musim semi baru yang dikategorikan, Saratovskaya 54 menonjol dalam hal kualitas teknologi biji-bijian. Varietas ini dicirikan oleh kandungan protein yang tinggi secara konsisten dalam biji-bijian dan hasil volumetrik roti yang tinggi, serta porositasnya yang lebih baik. Kualitas glutennya lebih tinggi dibandingkan varietas Saratovskaya 29. Di antara sampel koleksi dunia terdapat varietas dan bentuk yang memiliki kualitas biji-bijian sangat tinggi - mengandung 18 hingga 22% protein (sampel dari Cina, Kanada, India). Mereka berhasil digunakan dalam hibridisasi. Varietas gandum baru harus memiliki kandungan protein lebih tinggi (15-16%) dan gluten berkualitas tinggi.

Perlu diciptakan varietas gandum musim dingin dan musim semi yang menggabungkan hasil tinggi (masing-masing 7-9 dan 5-6 ton per 1 ha) dengan kandungan protein tinggi dalam biji-bijian (16-17 dan 18-19%), tinggi -gluten berkualitas dan komposisi asam amino yang ditingkatkan. Tugas pemuliaan yang paling penting adalah mengembangkan varietas dengan hasil tinggi dan kualitas biji-bijian yang konsisten dalam kondisi cuaca yang berbeda. Penciptaan varietas berprotein tinggi dan hibrida jagung, gandum, barley dan oat dengan kandungan lisin dan asam amino esensial lainnya yang tinggi juga merupakan masalah pemuliaan yang sangat penting.

Tugasnya adalah mengembangkan varietas baru dan hibrida bunga matahari dengan kandungan minyak biji 58-60%. Pada saat yang sama, penting untuk meningkatkan kualitas minyak, yaitu komposisi asam lemak tertentu, rasio lipid, dan peningkatan kandungan vitamin. Penciptaan varietas mutan baru Pervenets, yang mengandung hingga 75% asam oleat dalam minyak dibandingkan 30-35% pada varietas konvensional, menunjukkan peluang besar yang tersedia dalam pemuliaan bunga matahari untuk kualitas produk.

Pemilihan biji-bijian kacang-kacangan sebaiknya dilakukan untuk meningkatkan kandungan proteinnya. Perlu diciptakan varietas bit gula dengan kandungan gula tinggi dan kualitas teknologi tinggi, varietas teknis kentang baru dengan kandungan pati dan protein yang tinggi pada umbinya. Tugas terpenting dalam pemuliaan serat rami dan kapas adalah pengembangan varietas baru yang unggul yang memberikan hasil dan kualitas serat yang tinggi.

Agar berhasil memecahkan masalah kekebalan tanaman, sangat penting untuk meningkatkan metode untuk menciptakan latar belakang infeksi dan menentukan komposisi ras karat pada tanaman biji-bijian, penyakit busuk daun pada kentang dan penyakit paling berbahaya lainnya. Penting untuk mengembangkan metode untuk mengidentifikasi gen dan donor resistensi terhadap penyakit dan hama, untuk mempelajari kondisi manifestasi tindakan mereka dan sifat pewarisan sifat ini tergantung pada pemilihan pasangan induk dan kondisi cuaca. Komputer dan pemodelan matematika harus digunakan untuk mengatur sistem informasi-genetik untuk registrasi dan dokumentasi bahan pemuliaan, mengembangkan model varietas dan program pemuliaan, pemilihan pasangan tetua secara objektif, dan memilih strategi pemuliaan yang optimal.

Masalah pengorganisasian dan keekonomian produksi benih industri perlu terus dikembangkan, peningkatan metode percepatan perbanyakan dan pengenalan varietas baru dan hibrida ke dalam produksi; mengembangkan teknologi budidaya yang berkaitan dengan kondisi tanah dan zona iklim yang berbeda; benih unggul pada semua tingkat sistem produksi benih; memperbaiki metode dan skema produksi benih primer; melanjutkan penelitian untuk mengidentifikasi kondisi lingkungan dan agroteknik terbaik untuk pembentukan benih unggul.

Varietas ini memainkan peran yang sangat penting dalam pengembangan teknologi hemat energi dan sumber daya untuk budidaya tanaman pertanian. Hal ini dicapai dengan menabur varietas tanaman biji-bijian yang tahan terhadap tempat tinggal dan varietas kacang polong yang tidak pecah, yang memungkinkan panen melalui penggabungan langsung, hibrida jagung dan bunga matahari yang matang lebih awal dengan pengeringan biji-bijian dan biji-bijian yang cepat selama pemasakan, yang mengurangi biaya listrik. atau bahan bakar untuk mengeringkan varietas kapas yang gugur awal, yang memungkinkan pemanenan kapas mentah dengan mesin dengan produktivitas tinggi dan tanpa kehilangan, dll.

Pemuliaan tanaman merupakan faktor terpenting dalam mempercepat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang pertanian. Dalam beberapa tahun terakhir, ini telah berkembang pesat di dalam dan luar negeri. Hasil praktis yang penting telah diperoleh berdasarkan pengembangan metode yang sangat efektif untuk menciptakan varietas baru. Hal ini terutama mencakup pemuliaan varietas gandum dan beras bertangkai pendek, yang memungkinkan memperoleh hasil lebih dari 10 ton per 1 hektar dengan latar belakang pertanian yang tinggi, penciptaan jagung hibrida dan sorgum hibrida dengan potensi hasil sebesar 15 ton per 1 hektar, pengembangan metode untuk secara radikal meningkatkan komposisi asam amino dari protein tanaman biji-bijian dan pakan biji-bijian yang paling penting, penciptaan varietas beberapa tanaman yang tahan terhadap penyakit berbahaya, menggandakan kandungan minyak bunga matahari benih dan prestasi lainnya. Seleksi dan produksi benih yang baik telah menjadi hal yang sangat penting dalam meningkatkan hasil dan hasil kotor biji-bijian dan tanaman pertanian lainnya.

Perkembangan lebih lanjut dari ilmu ini mengarah pada pengembangan metode-metode baru yang fundamental dalam menciptakan bahan sumber dan teknik-teknik untuk mengelola hereditas. Seiring dengan metode klasik untuk memperoleh bahan sumber melalui hibridisasi, penggunaan varietas lokal dan populasi alami, metode genetik baru juga memainkan peran yang semakin penting: heterosis, mutagenesis eksperimental, poliploidi, haploidi, kultur jaringan, hibridisasi somatik, rekayasa kromosom dan genetika. Penggunaan cara-cara tersebut dalam proses pemuliaan telah membuahkan hasil yang positif.

Arah Utama Pembangunan Ekonomi dan Sosial menetapkan tugas untuk memperkuat, melalui penggunaan bioteknologi dan rekayasa genetika, penciptaan dan pengenalan ke dalam produksi varietas baru yang sangat produktif dan hibrida tanaman pertanian yang memenuhi persyaratan teknologi intensif, tahan terhadap pengaruh lingkungan yang merugikan, cocok untuk mesin pemanen dan memenuhi permintaan dari industri makanan; meningkatkan penyelenggaraan produksi benih dan meningkatkan mutu benih.

GENETIKA - DASAR TEORITIS SELEKSI. PEMBIBIHAN DAN METODENYA.

• Seleksi adalah ilmu pemuliaan baru dan perbaikan varietas tanaman, ras hewan, dan strain mikroorganisme lama yang sudah ada dengan sifat-sifat yang diperlukan manusia.
• Varietas adalah populasi tumbuhan yang diciptakan secara artifisial oleh manusia, yang dicirikan oleh kumpulan gen tertentu, ciri morfologi dan fisiologis yang tetap secara turun-temurun, serta tingkat dan sifat produktivitas tertentu.
• Breed adalah populasi hewan yang diciptakan secara artifisial oleh manusia, yang dicirikan oleh kumpulan gen tertentu, ciri morfologi dan fisiologis yang tetap secara turun-temurun, serta tingkat dan sifat produktivitas tertentu.
• Strain adalah populasi mikroorganisme yang diciptakan secara artifisial oleh manusia, yang dicirikan oleh kumpulan gen tertentu, ciri morfologi dan fisiologis yang tetap secara turun-temurun, serta tingkat dan sifat produktivitas tertentu.

2. Apa tujuan utama seleksi sebagai suatu ilmu?

1. Meningkatkan produktivitas varietas tanaman, ras hewan, dan strain mikroorganisme;
2. Mempelajari keanekaragaman varietas tumbuhan, ras hewan, dan strain mikroorganisme;
3. Analisis pola variabilitas herediter selama proses hibridisasi dan mutasi;
4. Kajian tentang peranan lingkungan dalam perkembangan ciri dan sifat organisme;
5. Pengembangan sistem seleksi buatan yang berkontribusi pada penguatan dan konsolidasi sifat-sifat yang berguna bagi manusia dalam organisme dengan berbagai jenis reproduksi;
6. Penciptaan varietas dan ras yang tahan terhadap penyakit dan kondisi iklim;
7. Memperoleh varietas, ras dan galur yang cocok untuk budidaya dan pemuliaan industri mekanis.

3. Apa landasan teori seleksi?

Menjawab: Landasan teori seleksi adalah genetika. Ia juga menggunakan kemajuan dalam teori evolusi, biologi molekuler, biokimia dan ilmu biologi lainnya.

4. Isi tabelnya”Metode seleksi".

5. Apa pentingnya seleksi dalam aktivitas ekonomi manusia?

Menjawab: Seleksi memungkinkan Anda meningkatkan produktivitas varietas tanaman, ras hewan, dan strain mikroorganisme; mengembangkan sistem seleksi buatan yang membantu memperkuat dan mengkonsolidasikan sifat-sifat yang bermanfaat bagi manusia di berbagai organisme; menciptakan varietas dan ras yang tahan terhadap penyakit dan kondisi iklim; memperoleh varietas, ras dan galur yang cocok untuk budidaya dan pemuliaan industri mekanis.

AJARAN N.I. VAVILOV TENTANG PUSAT KEANEKARAGAMAN DAN ASAL USUL TANAMAN BUDAYA.

1. Memberikan definisi konsep.

• Pusat keanekaragaman dan asal usul adalah wilayah (wilayah geografis) di mana suatu spesies atau kategori tanaman pertanian sistematis lainnya terbentuk dan dari mana penyebarannya.
• Deret homolog adalah deret variabilitas herediter serupa pada spesies dan genera yang dekat secara genetik.

2. Merumuskan hukum deret homologi variabilitas herediter.

Menjawab: Spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa dengan keteraturan sedemikian rupa sehingga, dengan mengetahui rangkaian bentuk dalam satu spesies, seseorang dapat memprediksi keberadaan bentuk paralel pada spesies dan genera lain. Semakin dekat genera dan spesies secara genetis dalam sistem umum, semakin lengkap kesamaan rangkaian variabilitasnya. Seluruh famili tumbuhan umumnya dicirikan oleh siklus variasi tertentu, melewati semua genera dan spesies yang membentuk famili tersebut.

3. Isi tabelnya " Pusat asal usul dan keanekaragaman tanaman budidaya.”

BIOTEKNOLOGI, PENCAPAIAN DAN PROSPEK PENGEMBANGANNYA.

1. Memberikan definisi konsep.

• Bioteknologi adalah disiplin ilmu yang mempelajari kemungkinan penggunaan organisme hidup, sistem atau produk aktivitas vitalnya untuk memecahkan masalah teknologi, serta kemungkinan menciptakan organisme hidup dengan sifat-sifat yang diperlukan dengan menggunakan rekayasa genetika.
• Rekayasa seluler adalah penciptaan jenis sel baru berdasarkan hibridisasi, rekonstruksi, dan budidaya. Dalam arti sempit, istilah ini mengacu pada hibridisasi protoplas atau sel hewan; dalam arti luas, berbagai manipulasi yang bertujuan untuk memecahkan masalah ilmiah dan praktis.
• Rekayasa genetika adalah seperangkat teknik, metode dan teknologi untuk memperoleh RNA dan DNA rekombinan, mengisolasi gen dari suatu organisme, memanipulasi gen dan memasukkannya ke dalam organisme lain.

2. Apa peran bioteknologi dalam praktik manusia?

Menjawab: Proses bioteknologi digunakan dalam pembuatan kue, pembuatan anggur, pembuatan bir, dan penyiapan produk susu fermentasi; proses mikrobiologi - untuk produksi aseton, butanol, antibiotik, vitamin, protein pakan; bioteknologi juga mencakup penggunaan organisme hidup, sistem atau produk aktivitas vitalnya untuk memecahkan masalah teknologi, kemungkinan menciptakan organisme hidup dengan sifat-sifat yang diperlukan.

3. Bagaimana prospek pengembangan bioteknologi?

Perkembangan lebih lanjut dari bioteknologi akan membantu memecahkan sejumlah masalah penting:

1. Mengatasi masalah kekurangan pangan.
2. Meningkatkan produktivitas tanaman budidaya, menciptakan varietas yang lebih tahan terhadap pengaruh buruk, dan juga menemukan cara baru untuk melindungi tanaman.
3. Buat pupuk hayati baru, kascing.
4. Temukan sumber alternatif protein hewani.
5. Perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan menggunakan kultur jaringan.
6. Buat obat-obatan baru dan suplemen makanan.
7. Melakukan diagnosis dini penyakit menular dan neoplasma ganas.
8. Memperoleh bahan bakar ramah lingkungan dengan mengolah limbah industri dan pertanian.
9. Memproses mineral dengan cara baru.
10. Gunakan metode bioteknologi di sebagian besar industri untuk kepentingan umat manusia.

4. Menurut Anda, apa dampak negatif yang mungkin timbul dari penelitian bioteknologi yang tidak terkendali?

Menjawab: Produk transgenik dapat membahayakan kesehatan dan menyebabkan tumor ganas. Kloning pada manusia tidak manusiawi dan bertentangan dengan pandangan dunia banyak negara. Perkembangan terkini dalam bioteknologi dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak terkendali: terciptanya virus dan mikroorganisme baru yang sangat berbahaya bagi manusia, serta konsekuensi yang dapat dikendalikan: terciptanya senjata biologis.

Masa modern perkembangan seleksi dimulai dengan terbentuknya ilmu baru - genetika. Genetika adalah ilmu yang mempelajari hereditas dan variabilitas suatu organisme. Kontribusi yang sangat penting untuk menjelaskan esensi hereditas dibuat oleh G. Mendel (1822-1884), yang eksperimennya dalam persilangan tumbuhan menjadi dasar sebagian besar penelitian modern tentang hereditas. Seorang berkebangsaan Ceko, seorang biarawan dari biara Fransiskan di Brunn (sekarang Brno), G. Mendel sekaligus mengajar ilmu alam di sekolah sungguhan dan sangat tertarik dengan berkebun. Selama bertahun-tahun, ia mengabdikan seluruh waktu luangnya untuk bereksperimen melintasi berbagai tanaman budidaya. Hasilnya, ditemukan pola pewarisan sifat kepada keturunannya. G. Mendel melaporkan hasilnya pada pertemuan “Society of Natural Scientist” di Brno, dan kemudian mempublikasikannya pada tahun 1866 dalam karya ilmiah Society ini. Namun ketentuan tersebut bertentangan dengan gagasan yang ada tentang hereditas pada saat itu dan oleh karena itu mendapat pengakuan 34 tahun setelah ditemukan kembali.

Pada tahun 1900, muncul tiga karya sekaligus yang dilakukan oleh tiga ahli genetika: Hugo de Vries dari Belanda, K. Correns dari Jerman dan E. Cermak dari Austria. Mereka membenarkan hukum hereditas yang ditemukan oleh G. Mendel.

Karya de Vries, Correns dan Cermak yang diterbitkan biasa disebut sebagai penemuan kembali hukum Mendel dan tahun 1900 dianggap sebagai tanggal resmi dimulainya keberadaan eksperimental genetika sebagai ilmu yang mandiri.

Genetika sebagai ilmu independen dipisahkan dari biologi atas saran ilmuwan Inggris Bateson pada tahun 1907. Dia juga menyarankan nama ilmunya – genetika.

Sejak ditemukannya kembali hukum Mendel, N.P. Dubinin (1986) membedakan tiga tahap dalam perkembangan genetika.

Tahap pertama - Ini adalah era genetika klasik, yang berlangsung dari tahun 1900 hingga 1930. Ini adalah masa terciptanya teori gen dan teori hereditas kromosom. Perkembangan doktrin fenotipe dan genotipe, interaksi gen, prinsip genetik seleksi individu dalam pemuliaan, dan doktrin mobilisasi cadangan genetik planet untuk tujuan seleksi juga sangat penting. Beberapa penemuan pada periode ini patut mendapat perhatian khusus.

Ahli biologi Jerman August Weismann (1834-1914) menciptakan teori yang dalam banyak hal mengantisipasi teori hereditas kromosom.

Hipotesis Weisman tentang arti pembagian reduksi. Selain itu, ia membedakan antara sifat-sifat yang diwariskan dan sifat-sifat yang diperoleh di bawah pengaruh kondisi eksternal atau olahraga

A. Weisman mencoba membuktikan secara eksperimental bahwa kerusakan mekanis tidak dapat diwariskan (dari generasi ke generasi ia memotong ekornya, tetapi tidak mendapatkan keturunan yang tidak berekor).

Selanjutnya, konsep umum A. Weisman disempurnakan dengan mempertimbangkan data sitologi dan informasi tentang peran nukleus dalam pewarisan karakteristik. Secara umum, ia adalah orang pertama yang membuktikan ketidakmungkinan mewarisi sifat-sifat yang diperoleh selama entogenesis, dan menekankan otonomi sel germinal, dan juga menunjukkan signifikansi biologis dari pengurangan jumlah kromosom pada meiosis sebagai mekanisme untuk menjaga keteguhan. kumpulan kromosom diploid suatu spesies dan dasar variabilitas kombinatif.

Pada tahun 1901, G. De Vries merumuskan teori mutasi yang sebagian besar sejalan dengan teori heterogenesis (1899) dari ahli botani Rusia S. I. Korzhinsky (1861–1900). Menurut teori mutasi Korzhinsky - De Vries, sifat-sifat keturunan tidak mutlak konstan, tetapi dapat berubah secara tiba-tiba karena perubahan – mutasi kecenderungannya.

Tonggak terpenting dalam perkembangan genetika - penciptaan teori hereditas kromosom - dikaitkan dengan nama ahli embriologi dan genetika Amerika Thomas Gent Morgan (1866–1945) dan alirannya. Berdasarkan percobaan dengan lalat buah - Drosophila melanogaster Pada pertengahan abad ke-20, Morgan membentuk gagasan tentang susunan linier gen dalam kromosom dan menciptakan versi pertama teori gen - pembawa dasar informasi keturunan. Masalah gen telah menjadi masalah sentral dalam genetika. Saat ini sedang dikembangkan.

Doktrin variabilitas herediter dilanjutkan dalam karya ilmuwan Soviet Nikolai Ivanovich Vavilov (1887–1943), yang merumuskan hukum deret homologi variabilitas herediter pada tahun 1920. Undang-undang ini merangkum sejumlah besar materi tentang paralelisme variabilitas genera dan spesies yang berdekatan, sehingga menghubungkan sistematika dan genetika. Hukum tersebut merupakan langkah besar menuju sintesis genetika dan pengajaran evolusi selanjutnya. N.I. Vavilov juga menciptakan teori pusat genetik tanaman budidaya, yang sangat memudahkan pencarian dan pengenalan genotipe tanaman yang diperlukan.

Pada periode yang sama, beberapa bidang genetika lain yang penting bagi pertanian mulai berkembang pesat. Ini termasuk karya tentang studi pola pewarisan sifat kuantitatif (khususnya, studi oleh ahli genetika Swedia G. Nilsson-Ehle), tentang penjelasan kekuatan hibrida - heterosis (karya ahli genetika Amerika E. East dan D. Jones), tentang hibridisasi interspesifik tanaman buah-buahan (I. V. Michurin di Rusia dan L. Burbank di AS), banyak penelitian yang ditujukan pada genetika swasta dari berbagai jenis tanaman budidaya dan hewan peliharaan.

Pembentukan genetika di Uni Soviet juga termasuk dalam tahap ini. Pada tahun-tahun pasca-Oktober, tiga sekolah genetika muncul, dipimpin oleh ilmuwan terkemuka: N.K. Koltsov (1872–1940) di Moskow, Yu.A. Filipchenko (1882–1930) dan N.I peran penting dalam pengembangan penelitian genetika.

Fase kedua, - Ini adalah tahap neoklasikisme dalam genetika, yang berlangsung dari tahun 1930 hingga 1953. Awal tahap kedua dapat dikaitkan dengan penemuan oleh O. Avery pada tahun 1944 tentang zat keturunan - asam deoksiribonukleat (DNA).

Penemuan ini melambangkan dimulainya babak baru dalam genetika - lahirnya genetika molekuler, yang menjadi dasar bagi sejumlah penemuan biologi abad ke-20.

Selama tahun-tahun ini, kemungkinan menyebabkan perubahan gen dan kromosom secara artifisial (mutagenesis eksperimental); ditemukan bahwa gen adalah sistem kompleks yang dapat dibagi menjadi beberapa bagian; prinsip-prinsip genetika populasi dan genetika evolusioner dibuktikan; genetika biokimia diciptakan, yang menunjukkan peran gen untuk semua biosintesis utama dalam sel dan organisme;

Pencapaian periode ini terutama mencakup mutagenesis buatan. Bukti pertama bahwa mutasi dapat diinduksi secara artifisial diperoleh pada tahun 1925 di Uni Soviet oleh G. A. Nadson dan G. S. Filippov dalam percobaan iradiasi jamur tingkat rendah (ragi) dengan radium, dan bukti yang menentukan tentang kemungkinan memperoleh mutasi secara eksperimental diberikan pada tahun 1927 d . eksperimen American Meller tentang efek sinar-x.

Ahli biologi Amerika lainnya J. Stadler (1927) menemukan efek serupa pada tumbuhan. Kemudian diketahui bahwa sinar ultraviolet juga dapat menyebabkan mutasi dan suhu tinggi memiliki kemampuan yang sama, meski pada tingkat yang lebih lemah. Tak lama kemudian muncul juga informasi bahwa mutasi bisa disebabkan oleh bahan kimia. Arah ini mendapat cakupan luas berkat penelitian I. A. Rapoport di Uni Soviet dan S. Auerbach di Inggris Raya. Dengan menggunakan metode mutagenesis terinduksi, ilmuwan Soviet yang dipimpin oleh A. S. Serebrovsky (1892–1948) mulai mempelajari struktur gen pada Drosophila Melanogaster. Dalam studinya (1929–1937), merekalah yang pertama kali menunjukkan struktur kompleksnya.

Pada tahap yang sama dalam sejarah genetika, sebuah arah muncul dan berkembang dengan tujuan mempelajari proses genetik dalam evolusi. Karya mendasar di bidang ini dilakukan oleh ilmuwan Soviet S. S. Chetverikov (1880–1959), ahli genetika Inggris R. Fisher dan J. Haldane, dan ahli genetika Amerika S. Wright. S.S. Chetverikov dan kolaboratornya melakukan studi eksperimental pertama tentang struktur genetik populasi alami pada beberapa spesies Drosophila. Mereka menegaskan pentingnya proses mutasi pada populasi alami. Kemudian karya-karya ini dilanjutkan oleh N.P. Dubinin di Uni Soviet dan F. Dobzhansky di AS.

Pada pergantian tahun 40-an, J. Bill (lahir tahun 1903) dan E. Tatum (1909–1975) meletakkan dasar-dasar genetika biokimia.

Prioritas dalam menguraikan struktur molekul DNA adalah milik ahli virologi Amerika James Dew Watson (lahir tahun 1928) dan fisikawan Inggris Francis Crick (lahir tahun 1916), yang menerbitkan model struktur polimer ini pada tahun 1953.

Mulai saat ini, yaitu tahun 1953, dimulailah tahap ketiga dalam perkembangan genetika – era genetika sintetik. . Masa ini biasa disebut masa genetika molekuler.

Tahap ketiga , yang dimulai dengan pembangunan model DNA, dilanjutkan dengan penemuan kode genetik pada tahun 1964. Periode ini ditandai dengan banyaknya karya yang menguraikan struktur genom. Maka, pada akhir abad ke-20, muncul informasi tentang penguraian lengkap genom lalat Drosophila, para ilmuwan menyusun peta lengkap Arabidopsis atau sawi kecil, dan genom manusia pun diuraikan.

Menguraikan hanya bagian DNA tertentu sudah memungkinkan para ilmuwan memperoleh tanaman transgenik, mis. tanaman dengan gen yang diperkenalkan dari organisme lain. Menurut beberapa sumber, area yang setara dengan Inggris Raya ditanami tanaman seperti itu. Ini terutama jagung, kentang, dan kedelai. Saat ini, genetika terbagi menjadi banyak bidang yang kompleks. Cukuplah untuk mencatat pencapaian rekayasa genetika dalam menghasilkan hibrida somatik dan transgenik, penciptaan peta genom manusia yang pertama (Prancis, 1992; AS, 2000), produksi domba kloning (Skotlandia, 1997), anak babi kloning. (AS, 2000), dll.

Permulaan abad ke-21 disebut sebagai masa pasca-genomik dan tampaknya akan ditandai dengan penemuan-penemuan baru di bidang genetika terkait dengan kloning makhluk hidup dan penciptaan organisme baru berdasarkan mekanisme rekayasa genetika.

Metode yang terakumulasi hingga saat ini memungkinkan penguraian genom organisme kompleks lebih cepat, serta memasukkan gen baru ke dalamnya.

Penemuan-penemuan besar di bidang genetika:

1864 – Hukum dasar genetika (G.Mendel)

1900 – Hukum G. Mendel ditemukan kembali ( G. de Vries, K. Correns, E. Cermak)

1900–1903 – Teori mutasi (G.de Vries)

1910 – Teori hereditas kromosom (T.Morgan, T.Boveri, W.Sutton)

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

1929 – pembagian gen (A.S. Serebrov, N.P. Dubinin)

1925 – mutasi buatan (G.A. Nadson, G.S. Filippov)

1944 – DNA – pembawa informasi keturunan (O.Avery, K.McLeod)

1953 – Model struktur DNA (J.Watson, F.Crick)

1961 – kode genetik (M.Nirenberg, R.Holley, G.Khorana)

1961 – prinsip operon organisasi gen dan pengaturan aktivitas gen pada bakteri (F.Jacob, J.Monod)

1959 – sintesis gen (G.Khorana )

1974–1975 – metode rekayasa genetika ( K.Murray, N.Murray, W.Benton, R.Davis, E. Selatan, M. Granstein, D. Hognes)

1978–2000 – menguraikan genom (F. Blatner, R. Clayton, M. Adams, dll.)

Metode genetika

HIBRIDOLOGI – hal Analisis dilakukan terhadap pola pewarisan karakteristik individu dan sifat organisme selama reproduksi seksual, serta analisis variabilitas gen dan kombinatoriknya (dikembangkan oleh G. Mendel).

SITOLOGI - dengan Dengan menggunakan mikroskop optik dan elektron, bahan dasar hereditas dipelajari pada tingkat sel dan subsel (kromosom, DNA).

SITOGENETIK – dengan integrasi metode hibridologi dan sitologi memastikan studi tentang kariotipe, perubahan struktur dan jumlah kromosom.

STATISTIK PENDUDUK – o Hal ini didasarkan pada penentuan frekuensi kemunculan berbagai gen dalam suatu populasi, yang memungkinkan untuk menghitung jumlah organisme heterozigot dan dengan demikian memprediksi jumlah individu dengan manifestasi patologis (mutan) dari tindakan gen tersebut.

BIOKIMIA- kelainan metabolisme (protein, lemak, karbohidrat, mineral) akibat mutasi gen dipelajari.

MATEMATIKA – n Penghitungan kuantitatif pewarisan sifat dilakukan.

silsilah – Dinyatakan dalam kompilasi silsilah. Memungkinkan Anda menetapkan jenis dan sifat pewarisan sifat.

ONTOGENETIK – Memungkinkan Anda melacak aksi gen dalam proses perkembangan individu; dikombinasikan dengan metode biokimia, memungkinkan untuk menetapkan keberadaan gen resesif dalam keadaan heterozigot berdasarkan fenotipe.

Pilihan adalah ilmu tentang metode untuk menciptakan varietas tanaman, ras hewan, dan strain mikroorganisme yang sangat produktif.

Seleksi modern adalah bidang aktivitas manusia yang luas, yang merupakan perpaduan berbagai cabang ilmu pengetahuan, produksi produk pertanian, dan pengolahannya yang kompleks.

Masalah pemuliaan modern

Penciptaan varietas baru dan perbaikan varietas, ras dan galur lama dengan sifat-sifat yang berguna secara ekonomi.

Penciptaan sistem biologi yang berteknologi maju dan sangat produktif yang memanfaatkan secara maksimal bahan mentah dan sumber daya energi bumi.

Meningkatkan produktivitas bibit, varietas dan strain per satuan luas per satuan waktu.

Meningkatkan kualitas produk konsumen.

Mengurangi porsi produk sampingan dan pemrosesan komprehensifnya.

Mengurangi porsi kerugian akibat hama dan penyakit.

Landasan teori seleksi adalah genetika, karena pengetahuan tentang hukum genetikalah yang memungkinkan pengendalian terjadinya mutasi dengan sengaja, memprediksi hasil persilangan, dan memilih hibrida dengan benar. Sebagai hasil dari penerapan pengetahuan genetik, dimungkinkan untuk menciptakan lebih dari 10.000 varietas gandum berdasarkan beberapa varietas liar asli, dan memperoleh strain mikroorganisme baru yang mengeluarkan protein makanan, zat obat, vitamin, dll.

Metode pemuliaan metode seleksi spesifik utama tetap ada hibridisasi Dan seleksi buatan.Hibridisasi

Persilangan organisme dengan genotipe berbeda merupakan metode utama untuk memperoleh kombinasi sifat baru.

Jenis penyeberangan berikut ini dibedakan:

Intraspesifik persimpangan– berbagai bentuk disilangkan dalam suatu spesies (tidak harus varietas dan ras). Persilangan intraspesifik juga mencakup persilangan organisme dari spesies yang sama yang hidup dalam kondisi lingkungan berbeda.

Kawin sedarah– perkawinan sedarah pada tumbuhan dan perkawinan sedarah pada hewan. Digunakan untuk mendapatkan garis yang bersih.

Penyeberangan antar jalur– perwakilan galur murni disilangkan (dan dalam beberapa kasus, varietas dan ras berbeda). Persilangan balik (salib belakang) merupakan persilangan hibrida (heterozigot) dengan bentuk induk (homozigot). Misalnya, persilangan heterozigot dengan bentuk homozigot dominan digunakan untuk mencegah manifestasi fenotipik alel resesif.

Menganalisis persilangan- Ini adalah persilangan bentuk dominan dengan genotipe yang tidak diketahui dan galur penguji homozigot resesif.

Terpencil persimpangan– interspesifik dan intergenerik. Biasanya hibrida jauh bersifat steril dan diperbanyak secara vegetatif

Seleksi adalah proses reproduksi genotipe yang berbeda (tidak setara). Pada saat yang sama, kita tidak boleh lupa bahwa sebenarnya seleksi dilakukan menurut fenotipe pada semua tahap entogenesis organisme (individu). Hubungan ambigu antara genotipe dan fenotipe memerlukan pengujian tanaman terpilih berdasarkan keturunannya.

Seleksi massal– seluruh grup dipilih. Misalnya benih dari tanaman terbaik dikumpulkan dan disemai bersama. Seleksi massal dianggap sebagai bentuk seleksi primitif, karena tidak menghilangkan pengaruh variabilitas modifikasi (termasuk modifikasi jangka panjang). Digunakan dalam produksi benih. Keuntungan dari bentuk seleksi ini adalah terjaganya tingkat keanekaragaman genetik yang tinggi pada kelompok tanaman terpilih.

Seleksi individu– individu individu dipilih, dan benih yang dikumpulkan dari mereka disemai secara terpisah. Seleksi individu dianggap sebagai bentuk seleksi progresif, karena menghilangkan pengaruh variabilitas modifikasi.

Jenis seleksi keluarga adalah pemilihan saudara . Pemilihan saudara didasarkan pada pemilihan kerabat terdekat (saudara – saudara). Kasus khusus dalam pemilihan saudara adalah pemilihan bunga matahari berdasarkan kandungan minyaknya metode setengah. Saat menggunakan metode ini, bunga matahari (keranjang) dibagi menjadi dua. Benih yang separuhnya diperiksa kandungan minyaknya: jika kandungan minyaknya tinggi, maka separuh benih yang kedua digunakan untuk seleksi selanjutnya.