Традиционная селекция. Новейшие методы селекции

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), но очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия основана на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. «Вырезании» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз, затем ген "вшивают" в вектор — плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию. "Вшивание" осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Причем вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.

Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Так как гены эукариот содержат экзоны и интроны, «мозаичные», поэтому просто вырезанные отдельные гены содержат в интронах последовательности нуклеотидов, не кодирущие аминокислоты. Проще выделить зрелую иРНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на иРНК синтезируется сначала одна цепь ДНК, затем на ней — вторая. Синтезированный ген вводят в геном бактерии.

Методы хромосомной инженерии.

Эффективно используются в селекции растений. Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов, основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2 — 3 года вместо 6 — 8 летнего инбридинга.

Сюда же можно отнести и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.

Методы клеточной инженерии связаны с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры. Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение.

1. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества.

2. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений.

3. Продолжается работа по гибридизации клеток. Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни. Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация лимфоцитов, образующие антитела, с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки. Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения в культуре.

4. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма. В настоящее время получены клонированные лягушки, получены первые результаты клонирования млекопитающих.

5. Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, создание химерных животных. Таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку.

		Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы:     1. Для чего проводят отбор по экстерьеру? 2. Какой метод позволяет создать новую породу животных? 3. С какой целью используют инбридинг в селекции животных? 4. Как получить эффект гетерозиса? 5. С какой целью проводят испытание по потомству? 6. Что характерно для отдаленной гибридизации животных? 7. Что такое бройлерные куры? 8. Какие виды изменчивости используются человеком при селекции животных? 9. Какие виды искусственного отбора использовал человек при селекции животных? 10. Приведите примеры полиплоидных животных.     Запишите ответы и садитесь на место.

Приложение 3. Тестирование.

Задание 28. "Селекция животных".

Тест 1. Позволяет сохранить и улучшить свойства породы:

1. Внутрипородное скрещивание и методический отбор.

2. Межпородное скрещивание и методический отбор.

3. Инбридинг.

4. Гетерозис при межпородном скрещивании.

Тест 2. Позволяет создать новую породу животных:

1. Внутрипородное скрещивание и методический отбор.

2. Межпородное скрещивание и методический отбор.

3. Инбридинг.

4. Межпородное скрещивании с целью получения эффекта гетерозиса.

Тест 3. Используют инбридинг в селекции животных:

1. Для сохранения свойств породы.

2. Для создания новой породы.

3. Для получения большого количества потомков с качествами выдающихся животных.

4. Для получения эффекта гетерозиса.

Тест 4. Позволяет получить эффект гетерозиса:

1. Близкородственное скрещивание.

2. Испытание по потомству для самцов.

3. Отбор лучших производителей внутри породы.

4. Межпородное скрещивание.

Тест 5. Определяют продуктивность самца по качествам, которые у него не проявляются (яйценоскость у петухов, жирномолочность у быков):

1. Это невозможно.

2. По этим признакам у самок в его потомстве.

3. По этим признакам у самцов в его потомстве.

4. По экстерьеру.

Тест 6. Для отдаленной гибридизации животных характерно:

1. Потомство чаще всего бесплодно.

2. Часто в потомстве проявляется эффект гетерозиса.

3. Потомство плодовито и проявляет эффект гетерозиса.

4. Наблюдается депрессия, ухудшение свойств породы.

Тест 7. Бройлерные куры:

1. Особая мясная порода кур.

2. Яйценоская порода кур.

3. Гетерозисный гибрид.

4. Инбредная линия кур.

**Тест 8. Использовалось и используется человеком при селекции животных:

1. Наследственная изменчивость.

2. Ненаследственная изменчивость.

3. Бессознательная форма искусственного отбора.

4. Методическая форма искусственного отбора.

**Тест 9. Виды изменчивости, используемые человеком при создании новой породы:

1. Мутационная изменчивость.

2. Модификационная изменчивость.

3. Комбинативная изменчивость.

Тест 10. Полиплоидные животные были созданы:

1. Неизвестны, полиплоидных животных нет.

2. Б.Л.Астауровым.

3. М.Ф.Ивановым.

4. Г.Д.Карпеченко.

Урок 5. Зачет по разделу "Основы селекции"

Задачи. Обобщить фактический и теоретический материал по основам селекции, проверить усвоение конкретного фактического материала, углубить и расширить знания учащихся.

Оборудование. Демонстрационный материал: фильмы, подготовленные рефераты учащихся, газеты, бюллетени.

Ход урока:

© Письменная проверочная работа (30 мин):

Тесты и задачи к зачету вывешиваются за неделю. Предлагаются темы рефератов, газет.

На зачете будут эти же тесты, но в другом порядке и похожие задачи. Учитель раздает листочки с вопросами на каждый стол, класс делится на два варианта, каждому варианту предлагается 10 тестов (1-10, 11-20, 21-30) и один из теоретических вопросов. У следующего класса будут другие тесты и другие теоретические вопросы.

© Просмотр фильмов, заслушивание рефератов с целью углубления знаний по этому разделу (10 мин).

Темы для рефератов: "Регуляция транскрипции и трансляции у бактерий", "Генная инженерия", "Хромосомная инженерия", "Клеточная инженерия", "Молекулярная генетика" и др.

Поиск по сайту: