Выведение новых сортов
Википедия Значение слова в словаре Википедия
Селе́кция — наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов .
Примеры употребления слова селекция в литературе.
Нам не нужна философия кладоискательства в селекции, в агрономии, в зоотехнии, в том числе и в других биологических науках, служащих сельскому хозяйству.
Как видим, ни агротехника, ни селекция не смогли решить проблему озимой пшеницы в Сибири при посеве ее на парах.
Гленн: планета Виртус — хирургическая селекция, разработка методики направленного воспитания животного и растительного мира молодых планет.
Тем не менее тщательное изучение исходного материала, правильный выбор родительских пар для скрещивания, вовлечение таких географически отдаленных форм, как сорт Канред-фулькастер американской селекции, и яровой сорт аргентинской селекции, а также направленный отбор привели к получению ультраскороспелых и высокопродуктивных сортов озимых пшениц.
На основании работ Института за последние годы установлено, что для получения нового исходного материала при селекции подсолнечника весьма перспективным является свободное межсортовое переопыление сортов, отличающихся высокой урожайностью, высокой масличностью семян, устойчивостью к заразихе и другими положительными признаками, но имеющих разное происхождение и выращиваемых в течение нескольких поколений в различных условиях, в разных районах.
Эти факты показывают, что в Сибири на стерневом посеве можно с успехом улучшать зимостойкость многих высокоурожайных сортов для Украины, Кубани и других районов и, как показывает академик Лысенко, с успехом вести селекцию озимых пшениц для этих районов.
Источник: библиотека Максима Мошкова
Источник
Селекция и клонирование
В этом уроке рассмотрим и узнаем, что же такое селекция и клонирование, и были ли удачные попытки клонирования?
Слово «selectio» в переводе с латинского языка означает «отбор» или «выбор». Суть селекции заключается в том, чтобы выбирать и совершенствовать наиболее удобные и полезные для человека растения, животных и даже микроорганизмы.
Термин «селекция» имеет два значения:
- Процесс выведения и отбора нужных организмов.
- Наука, которая изучает биологические явления, лежащие в основе отбора. Также она разрабатывает методы выведения новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Штамм — это культура микроорганизмов, которые были выделены из одного источника. Например, многие вирусы очень быстро приобретают генетические изменения. Поэтому исследователям очень важно понимать, из какого организма или иного источника был выделен вирус или другой микроорганизм.
Один из штаммов вируса гриппа
К одному сорту растений (породе животных, штамму микроорганизмов) относятся особи одного вида, которые были выведены именно искусственным путём. Они обладают наследственными признаками, которые были отобраны человеком, а не влиянием естественной окружающей среды.
Селекция и искусственный отбор
Селекцией человечество занимается с давних времён. Осваивая земледелие, люди отбирали наиболее плодовитые растения и продолжали их выращивать. Постепенно шло одомашнивание (доместикация) диких животных. Животные, которые содержались в созданных человеком условиях, регулярно приносили потомство. Теперь можно было выбирать и скрещивать особей, обладающих наиболее выгодными признаками.
С развитием земледелия и скотоводства человек помещал дикие растения и животных в искусственные условия. Естественный отбор на них действовал в меньшей степени, ведущее влияние оказывал искусственный отбор — селекция по тем признакам, которые выгодны человеку.
Из-за этого современные культурные растения и сельскохозяйственные животные сильно отличаются от своих диких предков. Например, виды дикого кабана лишь напоминают домашних свиней. У современных сельскохозяйственных животных мало шансов самостоятельно выжить в дикой природе. В течение многовековой селекции они утратили свойства, необходимые для жизни отдельно от человека.
Основные методы селекции
На заре земледелия и скотоводства человек использовал методы селекции интуитивно. С развитием генетики они получили научную основу.
Отбор
Отбор отдельных особей из потомства может быть массовым и индивидуальным.
Массовый отбор хорошо подходит для культивирования перекрёстно-опыляющихся растений, например, ржи, пшеницы, кукурузы. Отбирают растения, которые обладают наиболее выгодными признаками. Это может быть плодовитость, устойчивость к засухе или морозам, а также к болезнетворным организмам.
Их семена высеивают в следующем году и вновь из потомства выбирают лучшие растения. Если урожайность и другие нужные показатели повысились, значит, отбор получился.
Индивидуальный отбор чаще используется в животноводстве. Выбирают особей с наиболее выгодными свойствами. Затем их скрещивают и анализируют, какие признаки передались потомству.
Гибридизация (скрещивание)
При гибридизации скрещивают особей для получения или закрепления нового признака. Гибридизация различается по степени родства между особями.
Инбридинг — это близкородственное скрещивание. Возможно скрещивание особей, которые имеют общего предка в разных поколениях (первом, втором, третьем, четвёртом). Инбридинг встречается в природе среди растений (самоопыление) и животных.
Его основной эффект заключается в том, что потомки получают оба рецессивных аллеля от родителей. Таким образом закрепляется определённый признак. Но в этом кроется и недостаток метода. Потомство может получить «плохие» рецессивные аллели одного гена от обоих родителей, это плохо скажется на здоровье и плодовитости, а значит, со временем приведёт к вырождению.
Однако если при инбридинге каждый раз используют строгий отбор, то есть выбирают наиболее сильных и здоровых особей, то через несколько поколений вырождение как бы преодолевается, а в породе закрепляется новый признак. Хотя так происходит не всегда и риск неудачи очень высок.
С помощью инбридинга была выведена русская порода лошадей орловский рысак.
Аутбридинг — это неродственное скрещивание. Есть два его варианта:
- скрещиваются особи одного вида (внутривидовая гибридизация);
- скрещиваются особи разных видов (отдалённая гибридизация).
Внутривидовая гибридизация тоже распространена в дикой природе и даёт хорошие результаты. Если скрестить продуктивный сорт растения с малопродуктивным, но устойчивым к засухе или морозам, есть возможность получить плодовитое растение, которое будет расти в регионах с неблагоприятным климатом.
Большой вклад в развитие метода гибридизации внёс русский и советский учёный Иван Владимирович Мичурин. Он занимался селекцией растений и вывел много сортов плодовых деревьев. Например, при скрещивании дикой уссурийской груши с французским сортом Бере Рояль он получил сорт груши Бере зимняя, который смог расти в условиях северной зимы.
Иван Владимирович Мичурин
Груша Бере зимняя. Внизу плод дикой уссурийской груши
В качестве корма для хозяйственных животных используют растение под названием тритикале. Его получили от скрещивания ржи с пшеницей.
Изредка встречается скрещивание разных видов животных: лошадь и осёл, тигр и лев, собака и волк (хотя некоторые исследователи считают собаку подвидом волка). Подробнее об этом можно прочитать в другом уроке.
Достижения генетики позволили лучше понять механизмы наследования и подходить к селекции со знанием дела. Селекция требует большого количества времени. Успехи генной инженерии позволили за короткое время создать сорта, породы и штаммы с новыми, даже невозможными в дикой природе свойствами. Подробнее о них рассказано в уроке, посвящённому генной инженерии.
Клонирование
Впервые термин «клон» по отношению к животным использовал в 1963 году шотландский биолог Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн, когда говорил о возможности бесполого размножения лягушки.
На самом деле, клонирование издавна существует в природе:
- вегетативное размножение растений;
- размножение бактерий;
- партеногенез встречается у членистоногих, рыб, земноводных, рептилий;
- полиэмбриония — развитие более одного эмбриона из одной зиготы (монозиготные близнецы).
Клетки исходного организма-донора и клетки организма-клона имеют идентичный набор генов, могут отличаться лишь фенотипически.
Стволовые клетки
Клоны могут рассматриваться как потомки одной стволовой клетки. Она даёт линию генетически одинаковых клеток. Однако стволовые клетки различаются по своим возможностям. Например:
- Тотипотентная стволовая клетка — это и есть зигота, которая может дать начало не только любой линии клеток организма, а всему организму.
- Стволовая клетка крови, которая живёт в костном мозге, даёт начало любому форменному элементу крови — эритроциту, тромбоциту или лейкоциту. Развиться в клетки кожи или нервной ткани она уже не может.
- Более «младшие» стволовые клетки в костном мозге трансформируются только в эритроциты или только в лейкоциты.
Созревание клеток крови из стволовой клетки крови. Стволовая клетка крови находится в самом вверху, зрелые клетки крови внизу схемы.
Процесс созревания стволовой клетки называется дифференцировкой. Так стволовая клетка крови превращается в лейкоцит. Долгое время считалось, что дифференцировка необратима. Но японский учёный Синъя Яманака в 2006 году смог получить стволовую клетку из уже зрелой клетки — индуцированную стволовую клетку.
Клонирование овечки Долли
То, что чаще всего называют клонированием, — это перенос ядра соматической (неполовой) клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалили ядро. Эта технология стала популярна после клонирования овечки Долли в 1998 году, но работать над ней начали гораздо раньше.
В 1918 году немецкий эмбриолог Ганс Шпеманн обнаружил, что если разделить эмбрион тритона, то обе части зародыша развиваются в нормальных животных. В 1938 году он предположил, что в яйцеклетку, у которой удалено ядро, можно пересадить ядро зрелой соматической клетки.
В 1948 году советский эмбриолог Г.В. Лопашов описал свои результаты по трансплантации клеточных ядер в яйцеклетки земноводных.
В США Т. Кинг и Р. Бриггс разработали технологию трансплантации ядра с помощью тончайшей стеклянной пипетки. В опытах с лягушкой они смогли поместить ядро зрелой клетки в лишённую ядра яйцеклетку. Подобные опыты продолжались в разных странах вплоть до успешного клонирования овечки Долли.
В начале 1997 года появилось сообщение от группы учёных во главе с Иэном Уилмутом и Китом Кэмпбеллом о клонировании первого млекопитающего — овцы. Их метод — позже назвали «ядерная передача соматических клеток» — somatic cell nuclear transfer (SCNT).
Из яйцеклетки одной овцы они удалили ядро. От другой овцы они взяли клетку эпителия молочной железы, её и можно считать «биологической матерью» Долли. Она уже на тот момент умерла, а её клетки хранились в жидком азоте. Электрическим разрядом запустили процесс деления клеток эмбриона. Суррогатной матерью стала третья овца.
Долли была той же породы, что и овца, от которой взяли ядро, то есть финн дорсет.
Схема клонирования овечки Долли
Долли оставила потомство, прожила 6,5 лет и умерла от вирусной инфекции, хотя овцы живут дольше. Возможно, дело в том, что Долли развивалась из клетки, которой уже было несколько лет. Поэтому вопрос продолжительности жизни клона — один из самых важных в технологии клонирования животных.
Позже были клонированы мыши, кошки, собаки, свиньи, коровы, козы, кролики, верблюды, олень, лошадь и собака. Также в Сеуле клонировали исчезающие виды волка.
- Создавать копии органов и тканей. Ведь если пересадить человеку его же ткань, у него не будет реакции отторжения.
- Яйцеклетка с ядром соматической клетки — это и есть стволовая клетка, а клонирование — один из способов её получения. Хотя метод Синъя Яманака, о котором говорилось выше, удобнее и проще, а также не вызывает этических споров.
- Оказывать репродуктивную помощь при бесплодии.
- Разводить сельскохозяйственных животных. Эмбрион разделяется на несколько частей, из каждой новой клетки в организме суррогатной матери развивается полноценный плод (телёнок).
Клонирование человека — серьёзная этическая проблема. Можно и стоит ли с точностью повторить человека? Будет ли он по чертам характера, мировоззрению и чувствам копией своего донора? Не грозят ли ему болезни или преждевременное старение, ведь он создан из уже не очень молодой клетки? Кто его отец и мать? Как он будет жить с осознанием того, что он клон? Выдержит ли повышенное внимание окружающих? Поэтому клонирование человека запрещено и даже нет единой технологии для этого.
Источник