Гетерозис

Что такое гетерозис?

Гетерозис — эффект гибридной силы, заключающийся в повышенной жизнеспособности и плодовитости. Объясняется сверхдоминированием, при котором многие гены переходят в гетерозиготное состояние. Сильнее всего выражен в первом поколении (Fx) у межсортовых и межвидовых гибридов.

Мутагены в селекции

С какой целью в селекции применяются мутагены?

Частота спонтанных (самопроизвольных) мутаций достаточно невелика. Она составляет 10-5–10-6 для большинства генов. При применении мутагенов (химические вещества, рентгеновское или ультрафиолетовое излучение) резко возрастает частота мутаций. При применении таких веществ, как колхицин, возникает эффект полиплоидизации — умножения хромосомного набора, что иногда приводит к изменению признаков и свойств организма в сторону, полезную для человека. Среди большого разнообразия мутантных организмов — бактерий или растений — проводят отбор с необходимыми для человека признаками. Таким образом ускоряется процесс селекции.

Мутагенные факторы

Назовите мутагенные факторы.

Мутагенными называют физические или химические факторы среды, существенно повышающие частоту мутаций (в сотни и тысячи раз). К ним относятся ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, все виды ионизирующего излучения, многие химические вещества — углеводороды, колхицин.

Селекция микроорганизмов

Какое значение для народного хозяйства имеет селекция микроорганизмов?

Микробиология и связанные с ней прикладные технологии в настоящий момент имеют огромное значение для народного хозяйства. Так, микроорганизмы используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, изготовлении многих молочнокислых продуктов, квашении овощей. Помимо пищевой промышленности технологии с использованием деятельности бактерий и грибов применяются в металлургии — очистка пород, выделение ценных металлов. В медицине — синтез важнейших белков (например, инсулина).

Использование микроорганизмов

Приведите примеры промышленного получения и использования продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Примеры использования микроорганизмов в промышленности чрезвычайно многообразны. В хлебопечении все виды дрожжевого теста изготавливаются при помощи дрожжевых грибов. В пивоварении и виноделии сбраживание и специфический вкус напитков во многом определяется участвующими в процессе микроорганизмами. В приготовлении молочнокислых продуктов — например, йогуртовый или кефирный грибок. В медицинской промышленности — получение гормона инсулина и белка интерферона за счет внедрения генов этих белков в хромосому кишечной палочки. Технологию получения необходимых человеку продуктов из живых клеток или с их помощью называют биотехнологией. Одним из основных методов биотехнологии является клеточная инженерия: создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования; объединение целых клеток, принадлежавших различным видам (и даже относящихся к разным царствам — растениям и животным), с образованием клетки, несущей генетический материал обеих родительских клеток, и другие операции. Клеточная инженерия используется для решения теоретических проблем в биотехнологии, для создания новых форм растений, обладающих полезными для человека признаками и одновременно устойчивых к болезням. При помощи методов биотехнологии ученым удается улучшить различные качества растений и животных (например, выращиваемые на искусственных питательных средах клетки и ткани растений составляют основу разнообразных технологий в сельском хозяйстве). Так получены растения, устойчивые к вирусам и болезнетворным микроорганизмам, гербицидам; растения, способные синтезировать токсины, ядовитые для насекомых-вредителей; растения с чужеродными генами, контролирующими синтез белков холодоустойчивости и белков с улучшенным аминокислотным составом.

Генная инженерия

Что такое генная инженерия?

Генная инженерия (генетическая инженерия) — раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием вне живого организма новых, не существующих в природе, комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяине. Решающую роль в исследованиях сыграли методы выделения индивидуальных генов, получение их в достаточных количествах путем практически неограниченного размножения в бактериальных клетках. Модифицированные таким образом бактериальные клетки синтезируют белок, кодируемый чужим для них геном. Так, при помощи кишечной палочки получают интерфероны — белки, подавляющие размножение вирусов, и инсулин, регулирующий уровень глюкозы в крови, гормон роста, а также другие биологически активные вещества и лекарственные препараты. Перенос генов дает, кроме того, возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные признаки одних организмов другим.

Достижения селекционеров-растениеводов

Приведите примеры достижений отечественных селекционеров в области растениеводства.

В нашей стране достигнуты выдающиеся достижения в области селекции. Путем сложной гибридизации географически отдаленных форм и индивидуального отбора академик А. П. Лукьяненко вывел высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы: Безостая, Аврора, Кавказ. Академиком В. Н. Ремесло создан сорт озимой пшеницы Мироновская-808, морозоустойчивые сорта Юбилейная-50 и Харьковская-63. Выведены А. П. Шехурдиным и В. И. Мамонтовой сорта яровой пшеницы Саратовская-29, Саратовская-36, Саратовская-210. Академик В. С. Пустовойт создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50% масла в семенах.

Методы селекционной работы И. В. Мичурина

Расскажите о методах селекционной работы И. В. Мичурина.

Выдающийся российский ученый XIX–XX вв. И. В. Мичурин использовал родительские растения из отдаленных географических регионов и скрещивал их между собой, получая новые сорта. Важным этапом в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев. Оно заключалось в том, что в определенный период их развития создавались условия для доминирования признаков одного и подавления признаков другого из родителей. Применялся метод ментора, т. е. воспитание на подвое — на растении, в крону которого привит черенок. Также И. В. Мичурин применял метод отдаленной гибридизации. Им был получен гибрид черемухи и вишни — церападус, терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса.

Все мичуринские сорта воспроизводятся методом вегетативного размножения.

Достижения селекционеров-животноводов

Приведите примеры достижений селекционеров нашей страны в области животноводства.

Академик М. Ф. Иванов создал украинскую степную породу свиней, отличающуюся неприхотливостью и высокой мясной продуктивностью. Кроме того, в животноводстве созданы высокопродуктивные породы крупного рогатого скота: Костромская, Казахская, Белоголовая; овец — Асканийская, Казахский архаромеринос и многие другие породы, отличающиеся повышенной жизнестойкостью в разнообразных условиях разведения в нашей стране. Благодаря селекции получены каракульские овцы, дающие шкурки разной окраски. В птицеводстве созданы линии, используемые для получения гибридов мясного (бройлеры) и яичного направлений.