Base genética de seleção de plantas, animais e microrganismos. Noções básicas de genética

O QUE É SELEÇÃO.

A palavra "seleção" vem do latim. “selectio”, que traduzido significa “escolha, seleção”. O melhoramento genético é uma ciência que desenvolve novas formas e métodos de obtenção de variedades vegetais e seus híbridos, e raças animais. É também um ramo da agricultura que se dedica ao desenvolvimento de novas variedades e raças com propriedades necessárias ao homem: elevada produtividade, determinadas qualidades de produtos, resistência a doenças, bem adaptadas a determinadas condições de crescimento.

A GENÉTICA COMO BASE TEÓRICA DA SELEÇÃO.

A base teórica da seleção é a genética - a ciência das leis da hereditariedade e da variabilidade dos organismos e dos métodos para controlá-los. Ela estuda os padrões de herança de traços e propriedades das formas parentais, desenvolve métodos e técnicas para controlar a hereditariedade. Ao aplicá-los na prática no cultivo de novas variedades de plantas e raças animais, a pessoa obtém as formas necessárias de organismos e também controla seu desenvolvimento individual e montogênese. As bases da genética moderna foram lançadas pelo cientista tcheco G. Mendel, que em 1865 estabeleceu o princípio da discrição, ou descontinuidade, na herança de características e propriedades dos organismos. Em experimentos com ervilhas, o pesquisador mostrou que as características das plantas-mãe durante o cruzamento não são destruídas ou misturadas, mas são transmitidas aos descendentes tanto na forma característica de um dos pais, quanto na forma intermediária, reaparecendo nas gerações subsequentes. em certas proporções quantitativas. Seus experimentos também provaram que existem portadores materiais de hereditariedade, mais tarde chamados de genes. Eles são especiais para cada organismo. No início do século XX, o biólogo americano T. H. Morgan fundamentou a teoria cromossômica da hereditariedade, segundo a qual as características hereditárias são determinadas pelos cromossomos - as organelas do núcleo de todas as células do corpo. O cientista provou que os genes estão localizados linearmente entre os cromossomos e que os genes de um cromossomo estão ligados entre si. Uma característica geralmente é determinada por um par de cromossomos. Quando as células germinativas se formam, os cromossomos emparelhados se separam. Seu conjunto completo é restaurado na célula fertilizada. Assim, o novo organismo recebe cromossomos de ambos os pais, e com eles herda certas características. Na década de 1920, a mutação e a genética populacional surgiram e começaram a se desenvolver. A genética populacional é um campo da genética que estuda os principais fatores de evolução - hereditariedade, variabilidade e seleção - em condições ambientais específicas de uma população. O fundador desta direção foi o cientista soviético S.S. Chetverikov. Consideraremos a genética da mutação em paralelo com a mutagênese. Na década de 30, o geneticista N.K. Koltsov sugeriu que os cromossomos são moléculas gigantes, antecipando assim o surgimento de uma nova direção na ciência - a genética molecular. Mais tarde foi provado que os cromossomos consistem em moléculas de proteínas e ácido desoxirribonucléico (DNA). As moléculas de DNA contêm informações hereditárias, um programa para a síntese de proteínas, que são a base da vida na Terra. A genética moderna está se desenvolvendo de forma abrangente. Tem muitas direções. A genética de microrganismos, plantas, animais e humanos é diferenciada. A genética está intimamente relacionada com outras ciências biológicas - ciências evolutivas, biologia molecular, bioquímica. É a base teórica da seleção. Com base em pesquisas genéticas, foram desenvolvidos métodos para produção de híbridos de milho, girassol, beterraba sacarina, pepino, bem como híbridos e cruzamentos de animais que apresentam heterose por heterose (heterose é crescimento acelerado, aumento de tamanho, aumento de viabilidade e produtividade de híbridos de primeira geração em comparação com organismos parentais) aumentaram a produtividade.

A base teórica da seleção e produção de sementes é a genética - o estudo das leis da hereditariedade e variabilidade dos organismos. Sua posição sobre a discrição da hereditariedade, a doutrina das mutações e modificações, os conceitos de genótipo e fenótipo, dominância e recessividade, homo e heterozigosidade, o estabelecimento da natureza da heterose, transgressões e neoplasias durante a hibridização, todas as conquistas da genética são de extrema importância para o desenvolvimento de métodos eficazes de seleção e produção de sementes de culturas agrícolas

Para desenvolver métodos eficazes de criação de variedades e híbridos com altas qualidades tecnológicas e nutricionais de grãos, é necessário estudar os padrões genéticos e fisiológico-bioquímicos de hereditariedade e variabilidade no teor de carboidratos, composição fracionária e de aminoácidos das proteínas dos grãos, a natureza da variabilidade e herança de características de qualidade de grãos de trigo, cevada maltada, milheto, sementes de leguminosas para grãos e oleaginosas e formular os fundamentos teóricos da seleção transgressiva baseada em características que determinam a composição qualitativa das principais substâncias (proteína, óleo, etc.) . É importante melhorar ainda mais o método de eletroforese de proteínas de armazenamento de grãos de trigo e cevada para a seleção de formas parentais durante a hibridização e a seleção dos recombinantes mais valiosos para qualidade de grãos, resistência à geada, resistência a doenças e outras características economicamente valiosas, como bem como para análise biotípica de variedades nas fases primárias de produção de sementes. É muito importante estudar a base genética e as características morfológicas e anatómicas da resistência dos cereais ao acamamento e à queda e criar variedades resistentes. É necessário desenvolver e aprimorar métodos de obtenção de novas formas de plantas utilizando poliploidia, haploidia, cultura de embriões híbridos, bem como engenharia celular, cromossômica e genética.

A genética fundamentou o uso de métodos de seleção individual e desenvolveu a teoria dos cruzamentos. Uma das tarefas mais importantes do melhoramento genético é a criação de variedades que produzam produtos de alta qualidade. Os grãos de novas variedades altamente produtivas e híbridos de culturas de grãos devem ter excelentes qualidades tecnológicas e nutricionais, estáveis ​​sob condições variáveis ​​de cultivo. Em nosso país, mais de 60 variedades de trigo forte foram cultivadas e zoneadas (Bezostaya 1, Mironovskaya 808, Donskaya Bezostaya, Odesskaya 51, Obriy, Saratovskaya 29, Saratovskaya 44, Tselinnaya 60, Novosibirskaya 87, etc.), que servem como uma excelente matéria-prima para a criação de mais variedades de alta qualidade para todas as zonas climáticas. Entre as novas variedades zoneadas de trigo de primavera, destaca-se pelas qualidades tecnológicas do grão a Saratovskaya 54. Esta variedade é caracterizada por um teor consistentemente elevado de proteínas no grão e um alto rendimento volumétrico de pão, bem como sua melhor porosidade. Sua qualidade de glúten é superior à da variedade Saratovskaya 29. Entre as amostras da coleção mundial estão variedades e formas que apresentam qualidade de grãos excepcionalmente alta - contêm de 18 a 22% de proteína (amostras da China, Canadá, Índia). Eles são usados ​​com sucesso na hibridização. As novas variedades de trigo devem ter maior teor de proteína (15-16%) e glúten de alta qualidade.

É necessário criar variedades de trigo de inverno e primavera que combinem alto rendimento (7-9 e 5-6 toneladas por 1 ha, respectivamente) com alto teor de proteína no grão (16-17 e 18-19%), alto -glúten de qualidade e melhor composição de aminoácidos. A tarefa mais importante do melhoramento é desenvolver variedades com rendimentos consistentemente elevados e qualidade de grãos sob diferentes condições climáticas. A criação de variedades e híbridos ricos em proteínas de milho, trigo, cevada e aveia com alto teor de lisina e outros aminoácidos essenciais também é um problema de reprodução muito importante.

A tarefa é desenvolver novas variedades e híbridos de girassol com teor de óleo de semente de 58-60%. Ao mesmo tempo, é importante melhorar a qualidade do óleo, ou seja, uma certa composição de ácidos graxos, proporção lipídica e aumento do teor de vitaminas. A criação de uma nova variedade mutante Pervenets, contendo até 75% de ácido oleico em óleo contra 30-35% nas variedades convencionais, mostra as enormes oportunidades disponíveis no melhoramento de girassol para a qualidade do produto.

A seleção de leguminosas para grãos deve ser realizada para aumentar o teor de proteínas. É necessário criar variedades de beterraba sacarina com maior teor de açúcar e altas qualidades tecnológicas, novas variedades técnicas de batata com grande quantidade de amido e proteína nos tubérculos. A tarefa mais importante no cultivo de linho têxtil e algodão é o desenvolvimento de novas variedades de alto rendimento que proporcionem alto rendimento e qualidade de fibra.

Para resolver com sucesso o problema da imunidade das plantas, é de grande importância melhorar os métodos de criação de fundos infecciosos e de determinação da composição racial da ferrugem das culturas de grãos, da requeima da batata e de outras doenças mais perigosas. É necessário desenvolver métodos de identificação de genes e doadores de resistência a doenças e pragas, estudar as condições de manifestação de sua ação e a natureza da herança dessa propriedade em função da seleção dos pares parentais e das condições climáticas. Computadores e modelagem matemática devem ser usados ​​para organizar sistemas de informação genética para registro e documentação de material de melhoramento, desenvolver modelos de variedades e programas de melhoramento, seleção objetiva de pares parentais e selecionar a estratégia de melhoramento ideal.

É necessário continuar a desenvolver questões de organização e economia da produção industrial de sementes, melhorar os métodos de propagação acelerada e a introdução de novas variedades e híbridos na produção; desenvolver tecnologias de cultivo em relação às condições de diversas zonas edafoclimáticas; sementes de alto rendimento em todos os níveis do sistema de produção de sementes; melhorar os métodos e esquemas de produção de sementes primárias; continuar pesquisas para identificar as melhores condições ambientais e agrotécnicas para a formação de sementes de alto rendimento.

A variedade desempenha um papel muito importante no desenvolvimento de tecnologias que economizam energia e recursos para o cultivo de culturas agrícolas. Isto é conseguido através da semeadura de variedades de grãos resistentes ao acamamento e variedades de ervilhas que não se quebram, o que permite a colheita por combinação direta, híbridos de milho e girassol de maturação precoce com secagem rápida de grãos e sementes durante o amadurecimento, o que reduz o custo de eletricidade ou combustível para secagem, variedades precoces decíduas de algodão, que permitem realizar a colheita mecanizada do algodão cru com alta produtividade e sem perdas, etc.

O melhoramento de plantas é o factor mais importante na aceleração do progresso científico e tecnológico na agricultura. Nos últimos anos, tem se desenvolvido rapidamente em nosso país e no exterior. Resultados práticos importantes foram obtidos com base no desenvolvimento de métodos altamente eficazes para a criação de novas variedades. Estas incluem principalmente a criação de variedades de trigo e arroz de caule curto, que permitem obter um rendimento superior a 10 toneladas por 1 hectare num contexto agrícola elevado, a criação de milho híbrido e sorgo híbrido com um rendimento potencial de 15 toneladas por 1 hectare, o desenvolvimento de métodos para melhorar radicalmente a composição de aminoácidos das proteínas dos grãos e culturas forrageiras mais importantes, a criação de variedades de algumas culturas resistentes a doenças perigosas, duplicando o teor de óleo do girassol sementes e outras conquistas. A selecção e a produção de sementes bem estabelecida tornaram-se de suma importância no aumento do rendimento e do rendimento bruto de cereais e outras culturas agrícolas.

O desenvolvimento adicional desta ciência levou ao desenvolvimento de métodos fundamentalmente novos para a criação de materiais de origem e técnicas para controlar a hereditariedade. Juntamente com os métodos clássicos de obtenção de matéria-prima através de hibridização, utilização de variedades locais e populações naturais, novos métodos genéticos desempenham um papel cada vez mais importante: heterose, mutagénese experimental, poliploidia, haploidia, cultura de tecidos, hibridização somática, engenharia cromossómica e genética. A utilização desses métodos no processo de melhoramento já rendeu resultados positivos.

As Grandes Direcções do Desenvolvimento Económico e Social têm como tarefa reforçar, através do uso da biotecnologia e da engenharia genética, a criação e introdução na produção de novas variedades e híbridos de culturas agrícolas altamente produtivos que cumpram as exigências das tecnologias intensivas, sejam resistentes a influências ambientais adversas, são adequados para colheita mecanizada e atendem às solicitações da indústria alimentícia; melhorar a organização da produção de sementes e melhorar a qualidade das sementes.

GENÉTICA – BASE TEÓRICA DA SELEÇÃO. CRIAÇÃO E SEUS MÉTODOS.

• A seleção é a ciência de criar novas variedades e melhorar as antigas variedades existentes de plantas, raças animais e cepas de microrganismos com propriedades necessárias aos seres humanos.
• Uma variedade é uma população de plantas criada artificialmente pelo homem, que se caracteriza por um determinado pool genético, características morfológicas e fisiológicas hereditariamente fixadas e um certo nível e natureza de produtividade.
• Uma raça é uma população de animais criada artificialmente pelo homem, que se caracteriza por um determinado pool genético, características morfológicas e fisiológicas hereditariamente fixadas e um certo nível e natureza de produtividade.
• Uma cepa é uma população de microrganismos criada artificialmente pelo homem, que se caracteriza por um determinado pool genético, características morfológicas e fisiológicas hereditariamente fixadas e um certo nível e natureza de produtividade.

2. Quais são os principais objetivos da seleção como ciência?

1. Aumentar a produtividade de variedades vegetais, raças animais e cepas de microrganismos;
2. Estudar a diversidade de variedades vegetais, raças animais e cepas de microrganismos;
3. Análise de padrões de variabilidade hereditária durante processos de hibridização e mutação;
4. Estudo do papel do meio ambiente no desenvolvimento das características e propriedades dos organismos;
5. Desenvolvimento de sistemas de seleção artificial que contribuam para o fortalecimento e consolidação de características úteis ao homem em organismos com diferentes tipos de reprodução;
6. Criação de variedades e raças resistentes às doenças e condições climáticas;
7. Obtenção de variedades, raças e linhagens adequadas ao cultivo e melhoramento industrial mecanizado.

3. Qual a base teórica da seleção?

Responder: A base teórica da seleção é a genética. Também utiliza avanços na teoria da evolução, biologia molecular, bioquímica e outras ciências biológicas.

4. Preencha a tabela "Métodos de seleção".

5. Qual é a importância da selecção na actividade económica humana?

Responder: A seleção permite aumentar a produtividade de variedades vegetais, raças animais e cepas de microrganismos; desenvolver sistemas de seleção artificial que ajudem a fortalecer e consolidar características benéficas aos humanos em diversos organismos; criar variedades e raças resistentes às doenças e às condições climáticas; obter variedades, raças e linhagens adequadas ao cultivo e melhoramento industrial mecanizado.

ENSINANDO N.I. VAVILOV SOBRE OS CENTROS DE DIVERSIDADE E ORIGEM DAS PLANTAS CULTIVADAS.

1. Dê definições de conceitos.

• O centro de diversidade e origem é o território (área geográfica) dentro do qual uma espécie ou outra categoria sistemática de culturas agrícolas se formou e de onde se espalhou.
• Série homóloga é uma série semelhante de variabilidade hereditária em espécies e gêneros geneticamente próximos.

2. Formule a lei das séries homológicas de variabilidade hereditária.

Responder: Espécies e gêneros geneticamente próximos são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que, conhecendo a série de formas dentro de uma espécie, pode-se prever a presença de formas paralelas em outras espécies e gêneros. Quanto mais próximos os gêneros e espécies estiverem geneticamente localizados no sistema geral, mais completa será a similaridade nas séries de sua variabilidade. Famílias inteiras de plantas são geralmente caracterizadas por um certo ciclo de variação, passando por todos os gêneros e espécies que compõem a família.

3. Preencha a tabela " Centros de origem e diversidade de plantas cultivadas."

BIOTECNOLOGIA, SUAS REALIZAÇÕES E PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTO.

1. Dê definições de conceitos.

• A biotecnologia é uma disciplina que estuda as possibilidades de utilização de organismos vivos, seus sistemas ou produtos de sua atividade vital para resolver problemas tecnológicos, bem como a possibilidade de criar organismos vivos com as propriedades necessárias por meio da engenharia genética.
• A engenharia celular é a criação de um novo tipo de células baseado na sua hibridização, reconstrução e cultivo. No sentido estrito da palavra, este termo refere-se à hibridização de protoplastos ou células animais, no sentido amplo - diversas manipulações com eles destinadas a resolver problemas científicos e práticos.
• A engenharia genética é um conjunto de técnicas, métodos e tecnologias para obtenção de RNA e DNA recombinantes, isolando genes de um organismo, manipulando genes e introduzindo-os em outros organismos.

2. Qual é o papel da biotecnologia nas atividades humanas práticas?

Responder: Os processos biotecnológicos são utilizados na panificação, na vinificação, na fabricação de cerveja e na preparação de produtos lácteos fermentados; processos microbiológicos - para a produção de acetona, butanol, antibióticos, vitaminas, proteínas alimentares; a biotecnologia inclui também a utilização de organismos vivos, seus sistemas ou produtos de sua atividade vital para resolver problemas tecnológicos, a possibilidade de criar organismos vivos com as propriedades necessárias.

3. Quais são as perspectivas para o desenvolvimento da biotecnologia?

O maior desenvolvimento da biotecnologia ajudará a resolver uma série de problemas importantes:

1. Resolva o problema da escassez de alimentos.
2. Aumentar a produtividade das plantas cultivadas, criar variedades mais resistentes aos efeitos adversos e também encontrar novas formas de proteger as plantas.
3. Crie novos fertilizantes biológicos, vermicomposto.
4. Encontre fontes alternativas de proteína animal.
5. Propague as plantas vegetativamente usando cultura de tecidos.
6. Crie novos medicamentos e suplementos dietéticos.
7. Realizar diagnóstico precoce de doenças infecciosas e neoplasias malignas.
8. Obter combustíveis ecológicos através do processamento de resíduos industriais e agrícolas.
9. Processe minerais de novas maneiras.
10. Usar métodos biotecnológicos na maioria das indústrias para o benefício da humanidade.

4. O que você vê como possíveis consequências negativas da pesquisa descontrolada em biotecnologia?

Responder: Os produtos transgênicos podem ser prejudiciais à saúde e causar tumores malignos. A clonagem humana é desumana e contrária às visões de mundo de muitas nações. Os últimos desenvolvimentos em biotecnologia podem levar a consequências incontroláveis: a criação de novos vírus e microrganismos extremamente perigosos para os seres humanos, bem como de outros controlados: a criação de armas biológicas.

O período moderno de desenvolvimento da seleção começa com a formação de uma nova ciência - a genética. A genética é uma ciência que estuda a hereditariedade e a variabilidade dos organismos. Uma contribuição muito importante para elucidar a essência da hereditariedade foi feita por G. Mendel (1822-1884), cujas experiências de cruzamento de plantas constituem a base da maioria das pesquisas modernas sobre hereditariedade. Tcheco de nacionalidade, monge do mosteiro franciscano de Brunn (hoje Brno), G. Mendel ao mesmo tempo ensinava ciências naturais em uma escola real e se interessava muito por jardinagem. Por muitos anos, dedicou todo o seu tempo livre a experimentos de cruzamento de diversas plantas cultivadas. Como resultado, foram descobertos padrões de transmissão de características aos descendentes. G. Mendel relatou seus resultados em uma reunião da “Sociedade de Cientistas Naturais” em Brno, e depois os publicou em 1866 nos trabalhos científicos desta Sociedade. No entanto, estas disposições contradiziam as ideias existentes sobre a hereditariedade naquela época e, portanto, receberam reconhecimento 34 anos após a sua redescoberta.

Em 1900, surgiram três trabalhos simultaneamente, realizados por três geneticistas: Hugo de Vries da Holanda, K. Correns da Alemanha e E. Cermak da Áustria. Eles confirmaram as leis da hereditariedade descobertas por G. Mendel.

O trabalho publicado de de Vries, Correns e Cermak é comumente chamado de redescoberta das leis de Mendel e 1900 é considerado a data oficial do início da existência da genética experimental como ciência independente.

A genética, como ciência independente, foi separada da biologia por sugestão do cientista inglês Bateson em 1907. Ele também sugeriu o nome da ciência – genética.

Desde a redescoberta das leis de Mendel, NP Dubinin (1986) distingue três etapas no desenvolvimento da genética.

Primeira etapa - Esta é a era da genética clássica, que durou de 1900 a 1930. Esta foi a época da criação da teoria dos genes e da teoria cromossômica da hereditariedade. O desenvolvimento da doutrina do fenótipo e do genótipo, da interação dos genes, dos princípios genéticos da seleção individual no melhoramento e da doutrina da mobilização das reservas genéticas do planeta para fins de seleção também foram de grande importância. Algumas das descobertas deste período merecem menção especial.

O biólogo alemão August Weismann (1834-1914) criou uma teoria que em muitos aspectos antecipou a teoria cromossômica da hereditariedade.

As hipóteses de Weisman sobre o significado da divisão reducional. Além disso, ele distinguiu entre características herdadas e características adquiridas sob a influência de condições externas ou exercício.

A. Weisman tentou provar experimentalmente a não herdabilidade do dano mecânico (por gerações ele cortou a cauda dela, mas não obteve descendentes sem cauda).

Posteriormente, o conceito geral de A. Weisman foi refinado levando em consideração dados citológicos e informações sobre o papel do núcleo na herança de características. Em geral, ele foi o primeiro a comprovar a impossibilidade de herdar características adquiridas durante a ontogênese, e enfatizou a autonomia das células germinativas, e também mostrou o significado biológico da redução do número de cromossomos na meiose como mecanismo de manutenção da constância de o conjunto diplóide de cromossomos da espécie e a base da variabilidade combinativa.

Em 1901, G. De Vries formulou uma teoria da mutação que coincide em grande parte com a teoria da heterogênese (1899) do botânico russo S. I. Korzhinsky (1861–1900). De acordo com a teoria da mutação de Korzhinsky-De Vries, as características hereditárias não são absolutamente constantes, mas podem mudar abruptamente devido a mudanças - mutação de suas inclinações.

O marco mais importante no desenvolvimento da genética - a criação da teoria cromossômica da hereditariedade - está associado ao nome do embriologista e geneticista americano Thomas Gent Morgan (1866-1945) e sua escola. Baseado em experimentos com moscas-das-frutas - Drosophila melanogaster Em meados da década de 20 do nosso século, Morgan formou a ideia do arranjo linear dos genes nos cromossomos e criou a primeira versão da teoria do gene - o portador elementar da informação hereditária. O problema genético tornou-se o problema central da genética. Atualmente está sendo desenvolvido.

A doutrina da variabilidade hereditária foi continuada nos trabalhos do cientista soviético Nikolai Ivanovich Vavilov (1887–1943), que formulou a lei das séries homológicas da variabilidade hereditária em 1920. Esta lei resumiu uma enorme quantidade de material sobre o paralelismo da variabilidade de gêneros e espécies próximos, ligando assim a sistemática e a genética. A lei foi um passo importante para a síntese subsequente da genética e do ensino evolutivo. NI Vavilov também criou a teoria dos centros genéticos de plantas cultivadas, o que facilitou muito a busca e introdução dos genótipos de plantas necessários.

Durante o mesmo período, algumas outras áreas da genética importantes para a agricultura começaram a desenvolver-se rapidamente. Estes incluem trabalhos sobre o estudo dos padrões de herança de características quantitativas (em particular, estudos do geneticista sueco G. Nilsson-Ehle), sobre a elucidação do poder híbrido - heterose (trabalhos dos geneticistas americanos E. East e D. Jones), sobre a hibridização interespecífica de fruteiras (I V. Michurin na Rússia e L. Burbank nos EUA), numerosos estudos dedicados à genética privada de vários tipos de plantas cultivadas e animais domésticos.

A formação da genética na URSS também pertence a esta fase. Nos anos pós-outubro, surgiram três escolas genéticas, lideradas por cientistas proeminentes: NK Koltsov (1872–1940) em Moscou, Yu.A. Filipchenko (1882–1930) e NI Vavilov (1887–1943) em Leningrado, que jogou papel importante no desenvolvimento da pesquisa genética.

Segunda fase, - Esta é a fase do neoclassicismo na genética, que durou de 1930 a 1953. Começar segundo estágio pode ser associada à descoberta por O. Avery em 1944 da substância da hereditariedade - ácido desoxirribonucléico (DNA).

Esta descoberta simbolizou o início de uma nova etapa na genética - o nascimento da genética molecular, que serviu de base para uma série de descobertas na biologia do século XX.

Nesses anos, foi descoberta a possibilidade de causar artificialmente alterações em genes e cromossomos (mutagênese experimental); descobriu-se que um gene é um sistema complexo que pode ser dividido em partes; os princípios da genética populacional e da genética evolutiva são fundamentados; foi criada a genética bioquímica, que mostrou o papel dos genes para todas as principais biossínteses na célula e no organismo;

As conquistas deste período incluem principalmente mutagênese artificial. A primeira evidência de que mutações podem ser induzidas artificialmente foi obtida em 1925 na URSS por G. A. Nadson e G. S. Filippov em experimentos de irradiação de fungos inferiores (levedura) com rádio, e evidência decisiva da possibilidade de obtenção experimental de mutações foi dada em 1927 d ... experimentos do americano Meller sobre os efeitos dos raios X.

Outro biólogo americano J. Stadler (1927) descobriu efeitos semelhantes em plantas. Descobriu-se então que os raios ultravioleta também podem causar mutações e que a alta temperatura tem a mesma capacidade, embora em menor grau. Logo houve também informações de que as mutações poderiam ser causadas por produtos químicos. Essa direção ganhou amplo alcance graças às pesquisas de I. A. Rapoport na URSS e de S. Auerbach na Grã-Bretanha. Usando o método de mutagênese induzida, os cientistas soviéticos liderados por A. S. Serebrovsky (1892–1948) começaram a estudar a estrutura do gene em Drosophila Melanogaster. Em seus estudos (1929-1937), foram os primeiros a mostrar sua estrutura complexa.

Na mesma fase da história da genética, surgiu e se desenvolveu uma direção com o objetivo de estudar os processos genéticos na evolução. Trabalhos fundamentais nesta área pertenceram ao cientista soviético S. S. Chetverikov (1880–1959), aos geneticistas ingleses R. Fisher e J. Haldane e ao geneticista americano S. Wright. SS Chetverikov e seus colaboradores realizaram os primeiros estudos experimentais da estrutura genética de populações naturais em diversas espécies de Drosophila. Eles confirmaram a importância do processo de mutação nas populações naturais. Em seguida, esses trabalhos foram continuados por N.P. Dubinin na URSS e F. Dobzhansky nos EUA.

Na virada da década de 40, J. Bill (nascido em 1903) e E. Tatum (1909–1975) lançaram as bases da genética bioquímica.

A prioridade na decifração da estrutura da molécula de DNA pertence ao virologista americano James Dew Watson (nascido em 1928) e ao físico inglês Francis Crick (nascido em 1916), que publicou o modelo estrutural deste polímero em 1953.

A partir deste momento, nomeadamente 1953, começa a terceira fase do desenvolvimento da genética - a era da genética sintética . Este período é geralmente chamado de período da genética molecular.

Terceira etapa , que começou com a construção de um modelo de DNA, continuou com a descoberta do código genético em 1964. Este período é caracterizado por numerosos trabalhos de decifração da estrutura dos genomas. Assim, no final do século 20, surgiram informações sobre a decodificação completa do genoma da mosca Drosophila, os cientistas compilaram um mapa completo da Arabidopsis ou mostarda pequena e o genoma humano foi decifrado.

Decifrar apenas seções individuais de DNA já permite aos cientistas obter plantas transgênicas, ou seja, plantas com genes introduzidos de outros organismos. Segundo algumas fontes, uma área igual à da Grã-Bretanha é semeada com essas plantas. São principalmente milho, batata e soja. Hoje em dia, a genética está dividida em muitas áreas complexas. Basta observar as conquistas da engenharia genética na produção de híbridos somáticos e transgênicos, a criação do primeiro mapa do genoma humano (França, 1992; EUA, 2000), a produção de ovelhas clonadas (Escócia, 1997), leitões clonados (EUA, 2000), etc.

O início do século XXI é denominado período pós-genômico e, aparentemente, será marcado por novas descobertas no campo da genética relacionadas à clonagem de seres vivos e à criação de novos organismos baseados em mecanismos de engenharia genética.

Os métodos acumulados até o momento permitem decifrar com muito mais rapidez os genomas de organismos complexos, bem como introduzir neles novos genes.

Principais descobertas no campo da genética:

1864 – Leis básicas da genética (G. Mendel)

1900 – As leis de G. Mendel foram redescobertas ( G. de Vries, K. Correns, E. Cermak)

1900–1903 – Teoria da mutação (Gde Vries)

1910 – Teoria cromossômica da hereditariedade (T. Morgan, T. Boveri, W. Sutton)

1925–1938 – “um gene – uma proteína” (J. Bill, E. Tatum)

1929 – divisibilidade genética (A.S. Serebrov, N.P. Dubinin)

1925 – mutações artificiais (GA Nadson, GS Filippov)

1944 – DNA – o portador da informação hereditária (O. Avery, K. McLeod)

1953 – modelo estrutural de DNA (J. Watson, F. Crick)

1961 – código genético (M. Nirenberg, R. Holley, G. Khorana)

1961 – princípio do operon de organização genética e regulação da atividade genética em bactérias (F. Jacob, J. Monod)

1959 – síntese genética (G. Horana )

1974–1975 – métodos de engenharia genética ( K. Murray, N. Murray, W. Benton, R. Davis, E. Sul, M. Granstein, D. Hognes)

1978–2000 – decifrando genomas (F. Blatner, R. Clayton, M. Adams, etc.)

Métodos genéticos

HIBRIDOLÓGICO – p.É realizada uma análise dos padrões de herança das características e propriedades individuais dos organismos durante a reprodução sexuada, bem como uma análise da variabilidade dos genes e sua combinatória (desenvolvida por G. Mendel).

CITOLÓGICO - com Usando microscópios ópticos e eletrônicos, a base material da hereditariedade é estudada nos níveis celular e subcelular (cromossomos, DNA).

CITOGENÉTICA – com a integração dos métodos hibridológico e citológico garante o estudo do cariótipo, alterações na estrutura e número de cromossomos.

ESTATÍSTICA POPULACIONAL – o Baseia-se na determinação da frequência de ocorrência de vários genes em uma população, o que permite calcular o número de organismos heterozigotos e assim prever o número de indivíduos com manifestação patológica (mutante) da ação do gene.

BIOQUÍMICA- são estudados distúrbios metabólicos (proteínas, gorduras, carboidratos, minerais) resultantes de mutações genéticas.

MATEMÁTICA – nÉ realizada uma contabilidade quantitativa da herança de características.

GENEALÓGICO – Expresso na compilação de pedigrees. Permite estabelecer o tipo e a natureza da herança das características.

ONTOGENÉTICA – Permite rastrear a ação dos genes no processo de desenvolvimento individual; em combinação com um método bioquímico, permite estabelecer a presença de genes recessivos em estado fenotípico heterozigoto.

Seleçãoé a ciência dos métodos para criar variedades altamente produtivas de plantas, raças animais e cepas de microorganismos.

A seleção moderna é uma vasta área da atividade humana, que é uma fusão de vários ramos da ciência, da produção de produtos agrícolas e do seu complexo processamento.

Problemas da criação moderna

Criação de novas variedades e melhoramento de antigas variedades, raças e estirpes com características economicamente úteis.

Criação de sistemas biológicos tecnologicamente avançados e altamente produtivos que aproveitem ao máximo as matérias-primas e os recursos energéticos do planeta.

Aumentar a produtividade de raças, variedades e linhagens por unidade de área por unidade de tempo.

Melhorar as qualidades de consumo dos produtos.

Reduzir a participação de subprodutos e seu processamento complexo.

Reduzir a parcela de perdas por pragas e doenças.

Base teórica da seleçãoé a genética, pois é o conhecimento das leis da genética que permite controlar propositalmente a ocorrência de mutações, prever os resultados do cruzamento e selecionar corretamente os híbridos. Como resultado da aplicação do conhecimento genético, foi possível criar mais de 10.000 variedades de trigo a partir de diversas variedades silvestres originais e obter novas cepas de microrganismos que secretam proteínas alimentares, substâncias medicinais, vitaminas, etc.

Métodos de criação os principais métodos de seleção específicos permanecem hibridização E seleção artificial.Hibridização

O cruzamento de organismos com genótipos diferentes é o principal método para obtenção de novas combinações de características.

Os seguintes tipos de travessias são diferenciados:

Intraespecífico cruzando– diferentes formas são cruzadas dentro de uma espécie (não necessariamente variedades e raças). Os cruzamentos intraespecíficos também incluem cruzamentos de organismos da mesma espécie que vivem em diferentes condições ambientais.

Endogamia– endogamia em plantas e endogamia em animais. Usado para obter linhas limpas.

Travessias entre linhas– cruzam-se representantes de linhagens puras (e em alguns casos, variedades e raças diferentes). Retrocruzamentos (cruzes de volta) são cruzamentos de híbridos (heterozigotos) com formas parentais (homozigotos). Por exemplo, o cruzamento de heterozigotos com formas homozigotas dominantes é usado para prevenir a manifestação fenotípica de alelos recessivos.

Analisando cruzamentos- São cruzamentos de formas dominantes com genótipo desconhecido e linhagens testadoras homozigotas recessivas.

Controlo remoto cruzando– interespecífico e intergenérico. Geralmente os híbridos distantes são estéreis e são propagados vegetativamente

A seleção é o processo de reprodução diferencial (desigual) de genótipos. Ao mesmo tempo, não devemos esquecer que, de fato, a seleção é feita de acordo com os fenótipos em todas as fases da ontogênese dos organismos (indivíduos). Relações ambíguas entre genótipo e fenótipo requerem testes de plantas selecionadas por progênie.

Seleção em massa– todo o grupo é selecionado. Por exemplo, as sementes das melhores plantas são reunidas e semeadas juntas. A seleção em massa é considerada uma forma primitiva de seleção, pois não elimina a influência da variabilidade da modificação (incluindo modificações de longo prazo). Utilizado na produção de sementes. A vantagem dessa forma de seleção é a preservação de um alto nível de diversidade genética no grupo de plantas selecionado.

Seleção individual– indivíduos individuais são selecionados e as sementes colhidas deles são semeadas separadamente. A seleção individual é considerada uma forma progressiva de seleção, pois elimina a influência da variabilidade de modificação.

Um tipo de seleção familiar é seleção de irmãos . A seleção de irmãos é baseada na seleção de parentes mais próximos (irmãos - irmãos e irmãs). Um caso especial de seleção de irmãos é a seleção do girassol quanto ao teor de óleo método das metades. Ao usar este método, a inflorescência (cesta) do girassol é dividida ao meio. As sementes de uma metade são verificadas quanto ao teor de óleo: se o teor de óleo for alto, a segunda metade das sementes é usada na seleção posterior.