Статистика показывает, что около четверти населения Земли недоедает, то есть не получает питательных веществ в количестве, достаточном для удовлетворения потребностей человека. В связи с этим селекционеры сделали своим приоритетом выведение высокоурожайных пород животных и сортов растений.
Что такое массовый отбор
Селекция — это наука о методах, используемых для создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
- Повышение продуктивности организмов,
- Улучшение качества продуктов (вкус, внешний вид, химический состав),
- Улучшение экономически важных физиологических свойств (устойчивость к болезням и вредителям, реакция на удобрения или корма).
Разновидность, порода, штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых существ с определенными наследственными характеристиками. Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Селекция опирается на такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.
Академик Н.И. Вавилов подчеркнул важность изучения разнообразия, видового и общего разнообразия растений; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие признаков, интересующих селекционера; знания законов наследования признаков при гибридизме; особенностей селекционного процесса у самоопылителей или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора для успешного решения задач селекции.
Породы, сорта, штаммы — это антропогенные популяции организмов с наследственными характеристиками: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками.
Каждая порода животных, каждый сорт растений, каждый штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям. Поэтому в каждой области нашей страны есть специальные станции для испытания сортов и селекционные хозяйства для сравнения и испытания новых сортов и пород.
Все особи в такой группе имеют сходные морфологические и физиологические характеристики, одинаковый тип реакции на изменения факторов окружающей среды и определенный уровень продуктивности.
1. Искусственный отбор используется для получения и разведения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый отбор и индивидуальный отбор.
При массовом отборе одновременно отбирается большое количество особей с желаемым признаком, а остальные отсеиваются. Это отбор по фенотипу, который не дает генетически однородного материала. Это повторяется много раз.
При индивидуальном отборе (отборе по генотипу) особь с желаемыми признаками изолируют и размножаются от нее.
2. в селекции используются следующие методы гибридизации: Инбридинг, аутбридинг и отдаленная гибридизация.
Инбридинг предполагает скрещивание потомства с родительскими формами или потомством тех же родителей. Этот тип скрещивания используется для получения чистых линий, т.е. для того, чтобы сделать большинство генов гомозиготными и закрепить ценные признаки. Нежелательным последствием инбридинга является инбридинговая депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за возникновения рецессивных мутаций.
При неродственных скрещиваниях может наблюдаться эффект гетерозиса (жизнеспособность гибридов): повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис возникает у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. В этом случае нежелательные рецессивные мутации становятся латентными. При половом размножении в последующих поколениях степень гетерозиготности снижается, и эффект гибридной энергичности исчезает. Его можно поддерживать только путем вегетативного размножения.
Массовый отбор
Массовый отбор используется при селекции межпородных сортов (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию гетерозиготных особей, и каждое семя имеет уникальный генотип. Массовый отбор поддерживает и улучшает характеристики сортов, но результаты отбора нестабильны из-за случайного перекрестного опыления.
Одиночный отбор используется при селекции самоопыляющихся культур (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет характеристики родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — это потомство одной гомозиготной самооплодотворяющейся особи. Поскольку мутационные процессы происходят непрерывно, в природе практически не существует полностью гомозиготных особей. Мутации в основном рецессивные. Под контролем естественного и искусственного отбора они возникают только тогда, когда становятся гомозиготными.
Естественный отбор
Этот тип отбора играет решающую роль в воспроизводстве. Каждое растение в течение своей жизни подвергается влиянию комплекса факторов окружающей среды и должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособленным к определенному температурному и водному балансу.
Гетерозисная кукуруза видна в центре, а родительские особи — слева и справа.
Это называется инбридингом. Инбридинг происходит, когда скрещиваемые растения самоопыляются. Для инбридинга отбираются растения, гибриды которых обладают наибольшим эффектом гетерозиса. Эти отобранные растения подвергаются принудительному самоопылению в течение нескольких лет. В результате инбридинга многие неблагоприятные остаточные гены передаются в гомозиготном состоянии, что приводит к снижению жизнеспособности растений, их «депрессии». Затем полученные линии скрещиваются между собой и производят гибридные семена, которые дают начало гетерозисному поколению.
Гетерозис («гибридная сила») — это явление, при котором гибриды превосходят родительские формы по ряду признаков и характеристик. Гетерозис — это характеристика гибридов первого поколения; первое поколение гибридов приводит к повышению урожайности до 30%. В последующих поколениях этот эффект уменьшается и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования утверждает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше генов генотипа находится в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.
| Р | ♀ AAbbCCdd | × | ♂ aaBBccDD |
| F1 | AaBbCcDd | ||
Гипотеза превосходства объясняет эффект гетерозиса эффектом превосходства. Превосходство — это тип взаимодействия между аллельными генами, при котором гетерозиготы превосходят своих гомозиготных собратьев по признакам (массе и продуктивности). Начиная со второго поколения, гетерозис уменьшается, так как некоторые гены становятся гомозиготными.
Растения диплоидной (2 n = 16) и тетраплоидной (2 n = 32) гречихи.
Aa × Aa Aa Aa Aa Aa Aa 2 Aa aa aa aa aa aa aa
Перекрестное опыление самоопыляющихся растений может объединить характеристики различных сортов. Например, при разведении пшеницы вы делаете следующее. Из цветков одного сорта удаляются пыльники, растение другого сорта помещается рядом с ним в емкость с водой, и растения двух сортов накрываются общим изоляционным материалом. В результате получаются гибридные семена, которые сочетают в себе желаемые характеристики различных сортов.
Метод полиплоидии. Полиплоидные растения имеют большую массу вегетативных органов, более крупные плоды и семена. Многие культуры являются полиплоидными от природы: в пшенице, картофеле, гречихе и сахарной свекле были выведены полиплоидные сорта.
Виды, у которых один и тот же геном размножается несколько раз, называются автополиплоидами. Классический метод получения полиплоидов заключается в обработке сеянцев колхицином. Это вещество препятствует образованию микротрубочек веретена деления во время митоза, в клетках удваивается общее количество хромосом, клетки становятся тетраплоидными.
Создание химерных животных. Возможно раннее слияние эмбрионов; таким образом были получены химерные мыши путем слияния эмбрионов белой и черной мышей, а также химерные овца и коза.
Что такое массовый подбор персонала?
Этот вид рекрутинга позволяет набрать большое количество людей для работы в одной и той же нише. Например, если вы открываете новую гостиницу или сеть кафе в Москве, вам нужно найти десятки людей, которые в тот же день начнут работать на тех же должностях.
Возможно, вам придется провести обширный поиск специализированного персонала:
- В любом новом бизнесе: Гостиницы, строительные и промышленные компании, нефтегазовая промышленность и т.д.
- При расширении бизнеса в быстрорастущих организациях, даже на международном уровне, при открытии новых филиалов.
- Для регулярного обновления персонала в компаниях с высокой текучестью кадров и/или сезонными потребностями в персонале. Например, в секторах общественного питания, розничной торговли и курьерской доставки перед началом «пикового сезона» может возникнуть острая потребность в новых сотрудниках.
Как проводится массовый подбор: от плана до воплощения
Первый шаг — определить, действительно ли такой наем необходим в вашей ситуации (хотя, конечно, мечта вырастить успешный бизнес и покорить мир живет в сердце каждой компании — и вы должны быть готовы к такому развитию событий!) Критерием может быть количество аналогичных вакансий: Если на аналогичные должности требуется более 10 человек, мы рекомендуем массовый поиск и отбор, а не традиционную систему найма.
Далее важно сформулировать цели рекрутинговой кампании. Кого вам нужно набрать, сколько и в какие сроки? Какие финансовые затраты вы готовы понести, какие человеческие ресурсы вам понадобятся (будут ли это сотрудники отдела кадров компании, кадровое агентство или, возможно, внештатные рекрутеры «а-ля Uber»)? Без такого видения нет четкого алгоритма отбора кандидатов, а это значит, что результат всей кампании может оказаться не таким, как вы задумывали.
Цели ясны, задачи поставлены — пора планировать маркетинговую кампанию и искать способы поиска и привлечения кандидатов. Давайте на время оставим в стороне тонкости процесса найма: Сегодня в распоряжении рекрутеров целый арсенал технологических инструментов: от чат-ботов до алгоритмической рекламы. Предположим, что мы знаем, где находятся нужные кандидаты, как сообщить им о вакансии, как установить с ними связь и как привлечь их на свою сторону. Рекрутеры оценивали объявления и отклики с веб-сайтов, отслеживали обращения рефералов и размещали вакансии в социальных сетях. Давайте остановимся на том, когда вы получили определенное количество откликов на вакансии. Большое количество вакансий и масштабная рекламная кампания обычно означают высокий процент откликов (как в количественном, так и в качественном выражении).
А теперь наступает самая интересная часть — сам процесс массового набора. Если в обычном процессе найма вы можете позволить себе провести два раунда интервью с каждым перспективным человеком, то в процессе массового найма это вряд ли реально и неоправданно. Поскольку компании необходимо нанимать много людей одновременно, важно сделать процесс отбора лучших кандидатов и отсеивания неподходящих как можно более экономичным и компактным. Конечно, не жертвуя качеством — ведь от этого в конечном итоге зависит текучесть кадров, возврат инвестиций в оценку персонала, а также доброжелательность и премии HR-специалистов, героически закрывающих тысячи вакансий.
Как же выбрать «правильных» сотрудников для вашей компании из множества претендентов? Конечно, вам нужен набор стандартных критериев, которые применимы именно к вашей работе, а не к работе водителя, рабочего или кассира «вообще». Это важнейший аспект темы. Однако процесс отбора не менее важен. Его необходимо упростить и автоматизировать, чтобы рекрутеры не тонули в потоке заявок — как подходящих, так и неподходящих — и чтобы соискатели, уставшие от длительного процесса, не переадресовывали вакансии своим коллегам. Это особенно актуально для Москвы и других крупных городов, где рынок труда предлагает больше возможностей для соискателей. Кроме того, важно учитывать фактор взаимодействия человека с компанией во время собеседования, теста или экзамена. Естественно, на людей производит впечатление ясное и прозрачное общение в процессе отбора. И наоборот, негативный опыт кандидатов может не только отбить у людей желание работать в компании, но и заставить их покинуть компанию в качестве потребителей/клиентов.
Методы массового подбора
Любой метод подбора персонала — это не волшебная палочка, которая решает проблему одним махом, а инструмент, которым нужно овладеть, чтобы понять, что и зачем делается. Где это происходит? Дело в том, что не все «классические» техники рекрутирования подходят для массового метода.
- Индивидуальные собеседования по телефону и/или лично. Очевидным преимуществом этого метода является «сегментированный» подход, внимание к каждому отдельному кандидату. Однако это слишком дорого и громоздко (как с точки зрения времени, так и с точки зрения организации) для массового набора. Проведение индивидуального собеседования с каждым человеком, которое хорошо работает «в мирное время», грозит полностью парализовать работу отдела кадров в процессе массового отбора.
- Групповые интервью. С точки зрения времени и организации, этот метод немного менее затратен, чем индивидуальные интервью. Однако это повышает риск получения неполной или неточной информации о каждом кандидате, повышает требования к квалификации рекрутера и интервьюера и упускает возможность стандартизировать процесс (очень трудно установить стандартный набор вопросов и обеспечить одинаковые критерии отбора для всех кандидатов).
- Скрининг в центрах оценки/оценки. Основным недостатком этого метода является высокая стоимость и организационная сложность — без предварительного отбора (а значит, дополнительного времени и затрат) процесс становится «пушечным мясом».
- Онлайн-тестирование — оптимальный метод для массового тестирования. Основными преимуществами этого метода являются экономичность, высокая точность и объективность тестов, сокращение времени скрининга благодаря онлайн-технологиям и экспресс-формат тестов. Ограничениями этого метода являются необходимость соблюдения стандартов тестирования (использование только надежных и валидных методов, использование стандартизированных шкал) и обеспечение идентификации кандидатов, что трудно организовать при дистанционном тестировании.
Еще одним косвенным методологическим ограничением тестов является их универсальность. Тесты обычно охватывают только один аспект оценки: либо технические знания (hard skills), либо психологические навыки (soft skills), и не учитывают специфические требования компании, если таковые имеются. Это ограничение преодолевается путем использования сложных, индивидуализированных тестов, которые специально подбираются под потребности клиента.
Лаборатория человеческих технологий располагает технологиями и разработками, позволяющими упростить или внедрить с нуля систему отбора, используя все преимущества электронного метода тестирования. Работа основана на тесном сотрудничестве с клиентом: от запроса и процесса выбора или адаптации теста, обучения менеджера по персоналу компании, до всесторонней поддержки и консультаций, предоставляемых HTLab во время мероприятия.
Все начинается с сотрудничества при планировании рекрутинговой кампании. Первыми шагами в решении этой задачи являются тщательное изучение рабочих мест, на которые предполагается набрать специалистов, составление психологического портрета и списка профессиональных знаний и навыков. Таким образом, онлайн-тесты оценивают как психологические способности, так и знания претендентов. Для оценки психологической компетентности анализируется мотивационный диапазон респондента, его интеллектуальные способности и личностные характеристики. Тесты на компетентность подбираются для конкретной компании. Это вариант «подстройки»: тест адаптируется к потребностям клиента, чтобы в итоге можно было сделать более точные выводы о пригодности кандидата к работе. Из теста удаляются все ненужные элементы, добавляются индивидуальные вопросы, а итоговые отчеты пишутся на языке компетенций, используемых в компании — такое решение является оптимальным с точки зрения полноты и адекватности результатов тестирования. Адаптация теста не всегда необходима, часто уже есть решение для конкретной задачи.
Активно используются инбридинг и ауткроссинг. В первом случае можно определить ценные признаки, которые могут быть выявлены в одном поколении. Во втором случае могут быть приобретены новые признаки.
Гибридизация
Межвидовая
Проводится несвязанное пересечение. Здесь для получения необходимого набора морфологических характеристик используются особи разных видов или сортов. Это создает новую популяцию, которая сочетает в себе лучшие характеристики обеих сторон. С помощью этого метода можно вывести новые виды с улучшенными характеристиками.
Отдаленная гибридизация происходит, когда организмы принадлежат к разным видам или родам. Такое скрещивание в некоторых случаях может привести к появлению стерильного потомства. Например, мул — это нечто среднее между зеброй и лошадью.
Внутривидовая
Инбридинг используется для закрепления благоприятных признаков. В последнем случае скрещиваются представители близкородственных линий, используя лучшие генотипы (определяются индивидуально). Эти организмы имеют ряд родственных аллелей.
Гомологичные аллели приводят к гетерозису — явлению гибридной энергичности, которая проявляется в дочерних линиях. Скрещивание родственных видов направлено на сохранение генотипа популяции, что необходимо для стабилизации полезных признаков.
Полиплоидия
Явление полиплоидии при размножении характерно для растений. Это умножение хромосом в два, три или более раз. Такое количество или множественность называется плюрипотентностью. Последним подвержены как соматические клетки с двойным набором хромосом, так и гаметы с одинарным набором хромосом. Кроме того, гаплоидные клетки (одноклеточные) не имеют идентичной пары хромосом по сравнению с соматическими клетками (диплоидные клетки).
Причины полиплоидии различны:
Изменения в температурном режиме.
Температурные изменения; изменения температурных условий. Например, вместо диплоидной клетки, содержащей генетический материал матери и отца, развивается структура с тетраплоидным набором (с вдвое большим числом хромосом).
Если количество хромосом превышает исходное число в три и более раз, мы говорим о мутациях генома — эуплоидии. Регионы, ответственные за передачу генетической информации, могут дублироваться при скрещивании разных видов. Это аллополиплоидия. Последняя направлена на создание новых культурных растений. Полиплоидные организмы имеют большую массу, больший объем, но часто более низкую плодовитость.
Мутагенез
Метод, при котором структура генов организма изменяется путем мутагенного воздействия. Различают спонтанные и индуцированные, которые действуют путем разрушения ДНК. Агенты, вносящие дефекты в генетический аппарат, называются мутагенами и приводят к мутациям (перестройкам генов).
Механизмы индукции: апуринизация, деаминирование, образование димеров тимина.
Мутации отбираются на основе мониторинга и фенотипических параметров. В первом случае селекционеры проводят количественное исследование новых параметров у организмов, подвергшихся воздействию мутагена. Во втором случае учитывается фенотип, развившийся в результате воздействия мутагена: Авотрофия, резистентность и т.д.
Соматические мутации используются для отбора растений, которые размножаются вегетативно. Это уже использовал в своей работе И.В. Мичурин. Полезная соматическая мутация может быть получена путем размножения растений. Кроме того, характеристики многих сортов фруктов и ягод можно получить только путем вегетативного размножения.
Методы селекции растений, животных и микроорганизмов
В этом видеоуроке вы узнаете об основных методах селекции, массовом отборе, индивидуальном отборе, гибридизации и искусственном (индуцированном) мутагенезе. В этом уроке вводятся следующие термины: Селекция, скрещивание (гибридизация), межвидовая (отдаленная) гибридизация, внутривидовая гибридизация, искусственный отбор, гибриды, депрессия, гетерозис, стерильность.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам необходимо добавить его в свой личный кабинет.
Конспект урока «Методы селекции растений, животных и микроорганизмов»
Селекция — это наука о методах, используемых для создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.
Что путем селекции можно вывести новые формы, обладающие определенными характеристиками, отличающими их от исходного дикого вида.
Как это можно сделать?
В сегодняшнем уроке мы рассмотрим основные методы размножения. Их несколько, но все они направлены на создание новых, усовершенствованных форм.
Наиболее важными методами отбора является селекция, которая подразделяется на массовую и единичную. Также (перекрестная) гибридизация, которая подразделяется на неродственные скрещивания, включая межвидовые (отдаленные) гибриды и внутривидовые гибриды, и близкородственные скрещивания.
Искусственный (индуцированный) мутагенез также является одним из важнейших методов селекции.
Давайте ознакомимся с этими методами.
В предыдущем уроке мы говорили, что самый важный метод выбора. е Отбор — это искусственный отбор. Искусственный отбор — это отбор человеком животных и растений, имеющих наибольшую экономическую или декоративную ценность, для получения потомства с желаемыми характеристиками.
Другими словами, некоторые формы выбираются с определенными измененными и улучшенными характеристиками или приспособлениями, которые отсутствуют в других формах. Полезен не для животного или растения, а для самого человека.
В селекции можно выделить два основных типа отбора: массовый отбор и индивидуальный отбор.
При массовом отборе группы особей отбираются на основе внешних (фенотипических) характеристик без проверки их генотипа.
Затем их скрещивают друг с другом для получения гибридов второго поколения. Опять же, особи с необходимыми признаками массово отбираются друг у друга, и так далее.
Возьмем, к примеру, целое поле люцерны, на котором растет около тысячи растений.
Люцерна — многолетнее травянистое растение семейства бобовых, одна из самых ценных кормовых трав.
Мы тщательно изучаем каждое растение, принимая во внимание его продуктивность в плане семян и зеленой массы при сборе урожая. Мы отбираем 100 лучших во всех отношениях. Мы объединяем семена лучших растений и высаживаем их на следующий год. И мы ожидаем повышения производительности. Если все идет хорошо и мы получаем улучшение, то можно предположить, что массовый отбор был эффективным.
Например, фермы поддерживают высокие показатели несушек всего поголовья кур для разведения. Которые, размножаясь, производят похожее потомство. Таким образом, возможно быстрое улучшение сортов и пород.
Индивидуальный отбор
Они основаны уже не на фенотипе, а на генотипе. В этом случае потомство четко оценивается по тем признакам, которые интересуют заводчика. На последующих этапах отбора используются только те особи, которые производят наибольшее количество потомства с лучшими признаками.
Вернемся к примеру с люцерновым полем. Здесь мы также отбираем 100 лучших по всем признакам из тысяч посаженных растений.
В 1924 году советскому ученому Г. Д. Карпеченко удалось получить продуктивный межвидовой гибрид. Он скрестил редис (2n = 18 хромосом редиса) и капусту (2n = 18 хромосом капусты). Гибрид имел 18 хромосом в диплоидном наборе: 9 хромосом редиса и 9 хромосом капусты, но во время мейоза хромосомы редиса и капусты не спарились; гибрид оказался стерильным.
Гибридизация
Целью гибридизации является получение гибридов с новыми наследственными характеристиками. Они возникают в результате скрещивания генетически разнородных организмов путем полового скрещивания.
Гибридизация может происходить как внутри вида, так и между видами или родами. Типы гибридизации показаны на рисунке ниже.
Аутбредное разведение показывает результат гетерозиса, т.е. когда гибриды превосходят своих родителей по определенным важным признакам. Классическим примером гетерозиса в животноводстве является мул — скрещивание осла и лошади. Это сильное и выносливое животное способно работать в гораздо более сложных условиях, чем его родители.
Для растениеводства примеров еще больше. Например, всем известный грейпфрут является результатом скрещивания помело и апельсина, а скрещивание степной вишни с черемухой привело к появлению вишневого дерева.
Этот гибрид унаследовал свои крупные, сладкие плоды от матери (вишни), а мощную корневую систему и морозостойкость — от отца (черемухи).
Все особи в такой группе имеют сходные морфологические и физиологические характеристики, одинаковый тип реакции на изменения факторов окружающей среды и определенный уровень продуктивности.
Основные методы селекции растений
Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и селекция. Можно выделить две основные формы искусственного отбора: массовый отбор и индивидуальный отбор.
1. массовый отбор используется при селекции скрещиваемых растений, таких как рожь, кукуруза и подсолнечник. Он выделяет группу растений с ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию гетерозиготных особей, и каждое семя, даже от одного родительского растения, имеет уникальный генотип. Массовый отбор поддерживает и улучшает свойства сортов, но отбор не является устойчивым из-за случайного перекрестного опыления. 2.
Одиночный отбор эффективен в самоопыляющихся культурах (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет характеристики родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — это потомство одной гомозиготной самооплодотворяющейся особи. У каждого человека тысячи генов, и поскольку происходят мутационные процессы, в природе практически не существует полностью гомозиготных особей. Мутации в основном рецессивные. Они подвергаются естественному и искусственному отбору только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.
| Рис. 339. Кукуруза с гетерозисом в центре, четкие линии родительских форм слева и справа. |
3. инбридинг используется при самоопылении растений путем перекрестного опыления, например, для получения чистых линий кукурузы. В этом процессе отбираются растения, гибриды которых демонстрируют наибольший эффект гетерозиса (энергичность) и формируют более крупные стебли, чем у родительских форм. Принудительное самоопыление производится из этих чистых линий — в течение нескольких лет — путем сбора зерен отобранных растений и, когда появляются рыльца столбиков, опыления их пыльцой с того же растения. Буферы защищают соцветия от пыльцы других растений. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности и депрессии. Затем чистые линии скрещиваются друг с другом для получения гибридных семян, которые производят эффект гетерозиса.
Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования утверждает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше генов доминируют в генотипе, тем больше эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30 % (Рисунок 339).
P AAbccd x aaBBccDD F1 AaBbCcDd
Гипотеза сверхдоминирования объясняет эффект гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам приводит к превосходству гибридов над родительскими формами по массе и продуктивности.
Однако, начиная со второго поколения, эффект гетерозиса уменьшается, поскольку некоторые гены переходят в гомозиготное состояние.
Рисунок 340 Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.
4. Перекрестное опыление самоопыляемых растений может объединить характеристики различных сортов. Давайте посмотрим, как это практически возможно при создании новых сортов пшеницы. Цветочные почки растения одного сорта удаляют, растение другого сорта помещают рядом с ним в стакан с водой и накрывают растения двух сортов общим изоляционным материалом. В результате получается гибридное семя, которое сочетает в себе характеристики различных сортов, желаемых селекционером.
Основные методы селекции животных
Появление пород одомашненных животных последовало за их приручением, которое началось 10-12 тысяч лет назад. Неволя снижает эффект стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательно, затем методично) привели к появлению всего многообразия пород домашних животных.
В животноводстве есть некоторые особенности по сравнению с растениеводством. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому каждая порода представляет собой сложную гетерозиготную систему. Качества самцов, которые нельзя увидеть внешне (яйценоскость, ожирение), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто задерживается половое созревание, смена поколений происходит только через несколько лет. В-третьих, потомство не многочисленно.
Основными методами селекции животных являются гибридизация и селекция. При одинаковых методах скрещивания можно провести различие между близкородственными скрещиваниями — инбридинг, и неродственными скрещиваниями — экзогамия. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Селекция у животных основана на внешнем виде (определенные параметры внешнего строения), так как именно это является критерием породы.
1. инбридинг проводится для сохранения и улучшения породы. На практике это означает отбор лучших заводчиков и отсев тех, кто не соответствует требованиям породы. На племенных фермах ведутся родословные, в которых записывается родословная, внешний вид и рабочие качества породы на протяжении нескольких поколений.
2. скрещивание используется для создания новой породы. Для этого часто используется инбридинг, при котором родители скрещивают свое потомство или братья скрещивают своих сестер, что помогает получить большее количество особей с желаемыми признаками. Инбридинг сопровождается строгим, непрерывным отбором, обычно с участием нескольких линий, которые затем скрещиваются друг с другом.
Хорошим примером является украинская белая степная порода свиней, выведенная ученым М.Ф. Ивановым. Эта порода была создана путем использования местных украинских свиноматок с низкой массой и низким качеством мяса и жира, но хорошо приспособленных к местным условиям. В качестве свиноматок использовались хряки-самцы белой английской породы. Потомство гибридов спаривали с английскими хряками, для получения чистых линий использовали несколько поколений инбридинга, и в результате скрещивания был получен предок новой породы, который имел такое же качество мяса и вес, как английские хряки, и такую же выносливость, как украинские свиньи.
3. использование явления гетерозиса: явление гетерозиса часто наблюдается при скрещивании в первом поколении, а животные с гетерозисом характеризуются производительностью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных телок получаются гетерозиготные бройлеры, а при скрещивании беркшира и дюрок-джерси — ранние свиньи с большим весом и хорошим качеством мяса и жира.
4 Тест на потомство используется для отбора самцов, не обладающих определенными признаками (содержание молока и жира у быков, яйценоскость у петушков). Для этого самцов-производителей скрещивают с несколькими самками и оценивают продуктивность и другие признаки дочерей путем сравнения с их матерями и со средними породами.
5. искусственное осеменение используется для получения потомства от лучших самцов-производителей, особенно потому, что гаметы можно хранить в жидком азоте в течение любого периода времени.
Селекция микроорганизмов. Биотехнология
Традиционное размножение микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основано на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Однако и здесь есть свои особенности. Геном бактерий является гаплоидным, и мутации происходят уже в первом поколении. Хотя вероятность естественной мутации у микроорганизмов такая же, как и у всех других организмов (1 мутация на 1 миллион особей для каждого гена), очень высокая скорость репликации позволяет найти полезную мутацию в гене, который интересует исследователя.
Искусственный мутагенез и селекция увеличили продуктивность штаммов Penicillium более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии и при производстве многих молочных продуктов. Микробиологическая промышленность используется для производства антибиотиков, аминокислот, белков, гормонов, различных ферментов, витаминов и многого другого.
Микроорганизмы используются для биологической очистки сточных вод и для улучшения качества почвы. В настоящее время разрабатываются методы добычи марганца, меди и хрома путем разработки старых шахтных отвалов с использованием бактерий там, где обычные методы добычи нерентабельны.
Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов для производства необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы и клетки тканей растений и животных. Их выращивают в питательных средах в специальных биореакторах.
Новейшими методами воспроизводства микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.
Генная инженерия
Методы основаны на выделении нужного гена из генома одного организма и вставке его в геном другого организма. «Гены разрезаются специальными генными ножницами, называемыми лимитазами, а затем вшиваются в плазмидный вектор, который используется для вставки гена в бактерию (Рисунок 342). Вставка осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Кроме того, вектор должен содержать все необходимое для контроля функции этого гена — промотор, терминатор, ген-манипулятор и регуляторный ген. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, чтобы ее можно было отличить от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и последним шагом является отбор бактерий, в которых успешно функционируют введенные гены.
| Рисунок 342. образование рекомбинантных плазмид. |
Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Первый путь используется для производства гормона роста соматотропина, гормона инсулина, который раньше поступал из поджелудочной железы коров и свиней, и белка интерферона, который помогает бороться с вирусными инфекциями.
Второй способ — искусственный синтез гена. Для этого используется иРНК, а фермент обратная транскриптаза в иРНК синтезирует ДНК.
Методы хромосомной инженерии.
Одна группа методов основана на введении чужеродной гомологичной пары хромосом в генотип растительного организма и, таким образом, управлении развитием желаемых признаков или замене гомологичной пары хромосом на другую. На этом основаны методы, используемые для получения суррогатных и аугментационных линий, которые применяются для выявления признаков у растений, близких к созданию «идеального сорта».
