Вавилов центры происхождения культурных растений закон гомологических рядов какая наука

Вопрос 1. Учение н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений. Закон гомологических рядов. В наследственной изменчивости, его практическое значение.

3.Учение н.И.Вавилова о центрах происхождения культурных растений. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости и его практическое значение.

Для решения задач селекции академик Н.И.Вавилов считал важным изучение исходного материала. Для этого с 1920-30 г. проведено 180 экспедиций в труднодоступным районам земного шара и собрана коллекция культурных растений -160 000 образцов — это золотой фонд селекционеров, дающий исходный материал для селекции зерновых, плодовых, технических, лекарственных и др. культур(сегодня коллекция включает 320 000 экземпляров и хранится в ВИРе в Санкт-Петербурге). В результате были установлены районы мира, обладающие наибольшим разнообразием генетических форм растений. Таких районов Вавилов выделил 8, считая, что районы, где обнаружено наибольшее разнообразие видов — это центр его происхождения.

Рис, цитрусовые, огурцы, баклажаны, сахарный тростник.

Просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива

С.Азия,Иран , АфганистанС-З. Индия

Пшеница, рожь ,горох, бобы, лён, конопля, чеснок, морковь, груша, абрикос.

Мягкая пшеница, Рожь, ячмень, мягкая пшеница, роза, инжир

Европа, Африка, Азия(по берегам Средиземного моря)

Капуста, маслины, петрушка, сахарная свекла, клевер.

Твёрдая пшеница, сорго, бананов, кофе

Мексика, Ц.Американские страны

Кукуруза, какао ,тыква, хлопок, табак, красный перец

Западное побережье Ю.Америки

Картофель, ананас, томаты, фасоль, хинное дерево.

Сегодня установлено ещё 4 центра:

Эвкалипт, акация, хлопчатник новозеландский лён и шпинат.На75% эндемичен.

Клюква, чёрная и крупноплодная малина, голубика, ежевика

Сахарная свекла, клевер белый и красный, сибирская яблоня, лесная груша, облепиха, земляника, красная и чёрная смородина, крыжовник, рябина, брусника, шиповник

Африканский рис, сорго, просо, земляной орех, арбуз

Вывод: центры происхождения культурных растений совпадают с древними цивилизациями Египта, Китая, Японии, Греции, Рима, Майя и Ацтеков.

Значение центров происхождения культурных растений— являются источником генетически разнообразного исходного материала для селекционной работы.

Сформулирован в 1920 году.

• Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (или закон

Вавилова) — генетически близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости в такой степени, что по форме изменчивости одного рода или вида можно судить о появлении аналогичных форм у других родов и видов:

Gl(a+b+c.)

G2(a+b+c.)

G3(a+b+c.) и т.д., где G-роды и виды: содержимое скобок —признаки(окраска и форма

род Рожь (окраска зерна белая, красная, черная +форма зерна округлая, удлиненная) род Пшеница (окраска зерна……… +…………. )

Так из 38 признаков семейства Злаковых (окраска колосковых чешуй, всходов зерна, остистость, безостость, форма зерна, строение листьев, озимость, яровость) у ржи 37, у пшеницы 37, у овса и ячменя 35, у кукурузы и риса 32.

С помощью закона Н.И.Вавилова предсказаны и найдены семена сахарной свеклы с одним семенем, а раньше использовали семя из 3-5 сросшихся семян( у дикой свеклы семя одно , стали искать данную мутацию у культурной свеклы.

С учетом этой закономерности селекционеры обнаружили безалкалоидный люпин. Люпин применяют как удобрение (на корнях клубеньковые бактерии).3еленая масса не используется из-за содержания алкалоидов, но есть родственные безалкалоидные формы

бобовых, а значит, по закону Вавилова есть и безалкалоидная форма люпина, Такое растение было обнаружено в природе.

Последовательность обнаружения безалкалоидных форм:

Люпин, содержащий алкалоид—безалкалоидный с рано раскрывающимися створками боба—безалкалоидный с опадающими бобами—безалкалоидный люпин (1 на 10 млн. экземпляров).

ЗНАЧЕНИЕ закона. Зная наследственную изменчивость у одного рода или вида можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов.

Гомологичная изменчивость обнаружена у генетически неблизких форм. Например, альбинизм у растений, беспозвоночных и позвоночных животных; бесшерстность у млекопитающих, птиц, рыб; ахондроплазия (недоразвитие конечностей) у птиц, овец, человека.

Источник

1. Задачи селекции. Методы селекции. Работы Н. И. Вавилова

Селекция — это наука, разрабатывающая методы получения новых и совершенствования существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

• повышение продуктивности организмов;
• улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
• улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).

Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности.

Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.

1. Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.

При массовом отборе одновременно отбирают большое число особей с нужным признаком, остальные выбраковывают. Это отбор по фенотипу, он не даёт генетически однородного материала. Повторяется многократно.

При индивидуальном отборе (по генотипу) выделяют одну особь с необходимыми признаками и получают от неё потомство.

2. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации : инбридинг, аутбридинг и отдалённую гибридизацию.

При инбридинге скрещиваются потомки с родительскими формами или потомки одних и тех же родителей. Этот тип скрещивания применяют для получения чистых линий , т. е. перевода большинства генов в гомозиготное состояние и закрепления ценных признаков. Нежелательным последствием близкородственного скрещивания является инбредная депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за проявления рецессивных мутаций.

При неродственном скрещивании может наблюдаться эффект гетерозиса ( гибридной силы ) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис проявляется у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. При этом нежелательные рецессивные мутации становятся скрытыми. При половом размножении в следующих поколениях степень гетерозиготности уменьшается и эффект гибридной силы исчезает. Он может сохраняться только при вегетативном размножении.

Отдалённая гибридизация — скрещивание организмов, относящихся к разным видам и родам.

Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе \(I\) мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.

3. Искусственный ( индуцированный ) мутагенез используют для увеличения разнообразия исходного материала. Мутагенез вызывают действием мутагенных факторов, например, рентгеновского облучения. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер отбирает организмы с новыми полезными свойствами.

Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Большинство современных сортов сельскохозяйственных растений полиплоидны. Их урожайность может быть в несколько раз выше, чем у исходных диплоидных форм. Кроме того, полиплоидия даёт возможность преодолеть бесплодие гибридов, полученных при межвидовой гибридизации.

Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений с помощью колхицина . Это вещество нарушает ход мейоза — оно препятствует формированию нитей веретена деления, из-за чего не происходит расхождения гомологичных хромосом.

Для успешной селекционной работы в первую очередь необходим разнообразный исходный материал .

Поиск исходного материала облегчает закон гомологических рядов наследственной изменчивости , открытый Н. И. Вавиловым .

Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

Если известны формы изменчивости одного вида, то можно предположить, что подобные формы будут существовать и у других близкородственных видов.

Н. И. Вавилов установил также семь центров происхождения культурных растений и основал мировую коллекцию семян культурных растений и их диких сородичей.

Источник

47. Учение н.И.Вавилова о центрах происхождения культурных растений и закон гомологических рядов. Значение закона гомологических рядов для селекции.

1. Тропический центр – включает территории тропической Индии, Индокитая, Южного Китая и островов Юго-Восточной Азии. Не менее одной четверти населения земного шара до сих пор живет в тропической Азии. В прошлом относительная населенность этой территории была еще более значительной. Из этого центра ведет начало около одной трети возделываемых в настоящее время растений. Это родина таких растений, как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин, банан, баклажан, а также большого количества тропических плодовых и овощных культур.

2. Восточноазиатский центр – включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, Корею, Японию и большую часть о. Тайвань. На этой территории живет примерно также около одной четверти населения Земли. Около 20% всей мировой культурной флоры ведет начало из Восточной Азии. Это родина таких растений, как соя, просо, хурма, многих других овощных и плодовых культур.

3. Юго-западноазиатский центр – включает территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолии), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии. Сюда же примыкает Кавказ, культурная флора которого, как показали исследования, генетически связана с Передней Азией. Родина мягких пшениц, ржи, овса, ячменя, гороха, дыни.

4. Средиземноморский центр – включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Этот замечательный географический центр, характеризующийся в прошлом величайшими древнейшими цивилизациями, дал начало приблизительно около 10% видов культурных растений. Среди них такие, как твердые пшеницы, капуста, свекла, морковь, лен, виноград, маслина, множество других овощных и кормовых культур.

5. Абиссинский центр. Общее число видов культурных растений, связанных по своему происхождению с Абиссинией, не превышает 4% мировой культурной флоры. Абиссиния характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов культурных растений. Среди них такие, как кофейное дерево, арбуз, хлебный злак тэфф (Eragrostis abyssinica), своеобразное масличное растение нуг (Guizolia ahyssinica), особый вид банана.

В пределах Нового Света установлена поразительно строгая локализация двух центров видообразования главнейших культурных растений.

6. Центральноамериканский центр, охватывающий обширную территорию Северной Америки, включая Южную Мексику.

Из Центральноамериканского центра ведет начало около 8% различных возделываемых растений, таких, как кукуруза, подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное дерево), ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).

7. Андийский центр, в пределах Южной Америки, приуроченный к Андийскому хребту. Это родина картофеля, томата. Отсюда ведут начало хинное дерево и кокаиновый куст.

Н.И. Вавилов выделил группу вторичных культур, которые произошли от сорняков: рожь, овес и др. Н.И. Вавилов установил, что «важным моментом при оценке материала для селекции является наличие в нем разнообразия наследственных форм». Н.И. Вавилов различал следующие группы исходных сортов: местные сорта, иноземные и инорайонные сорта. При разработке теории интродукции (внедрения) инорайонных и иноземных сортов «необходимо отличать первичные очаги формообразования от вторичных». Например, в Испании обнаружено «исключительно большое число разновидностей и видов пшениц», однако это объясняется «привлечением сюда многих видов из разных очагов». Н.И. Вавилов придавал большое значение новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале Н.И. Вавилов назвал генетическим потенциалом исходного материала

Знание гомологической изменчивости облегчает селекционерам поиски необходимых форм. Р: Создание «сладкого» люпина. Все виды люпина (Lupinus) имеют семена, содержащие ядовитые алкалоиды, а корни этих растений являются носителями клубеньковых азотфиксирующих бактерий. Долгое время люпин считался непригодным на корм скоту и использовался только как зеленое удобрение. У других видов бобовых существуют формы с безалкалоидными семенами→ подобные мутации должны встречаться и у люпина. После проверки огромного материала были найдены растения с безалкалоидными семенами. Однако створки боба у них раскрывались до уборки урожая, и семена осыпались. среди 10 млн. растений было найдено одно с нераскр. створками, но у него при созревании опадали бобы, размножив, нашли мутантные формы с неопадающими.

Источник