Задания для самостоятельной работы

1. Охарактеризовать приведенные ниже понятия и объяснить взаимосвязь между ними:

а) генеалогический метод, аутосомное и сцепленное с полом наследо­вание;

6) популяционный метод, закон Харди–Вайнберга;

в) близнецовый метод, однояйцевые и разнояйцевые близнецы;

г) цитогенетический метод, набор хромосом человека, хромосомные болезни;

д) биохимический метод, выявление гомозиготных и гетерозиготных носителей мутантных генов;

е) медико-генетическое консультирование.

2. Описать отличительные черты аутосомного и сцепленного с полом наследования.

3. Объяснить, каким образом, используя закон Харди–Вайнберга, можно судить о частоте генов и генотипов в популяциях.

4. Представлять, какие возможности дают цитологические и биохимические исследования строения и функционирования генома че­ловека.

5. Объяснить значение комплексного использования методов генетики человека с целью выявления, лечения и предупреждения наследственных заболеваний.

Глава 12. Основы селекции

Селекция разрабатывает методы создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку признаками. Теоретической базой этой науки является генетика. Селекция опирается также на достижения молекулярной биологии, биохимии и других наук о растениях, животных и микроорганизмах. В последние годы селекция обогатилась результатами генной и клеточной инженерии, биотехнологии.

Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов представляют собой совокупности особей, созданных человеком с помощью методов селекции, и характеризуются определенными наследственными особенностями, морфологическими и физиологическими хозяйственно ценными качествами. Поскольку свойства живых организмов обусловлены их нормой реакции на основе определенной генетической информации и подвержены наследственной и ненаследственной изменчивости, развитие селекции основано на закономерностях генетики.

12.1. Методы селекции

Основные методы селекции включают отбор, гибридизацию, полиплоидию, мутагенез, а также новые методы экспериментальной биологии (биотехнологии) – клеточная и генная инженерия.

12.1.1. Отбор и гибридизация

Чарльз Дарвин выделил три формы отбора, имеющие место у культурных растений и домашних животных: бессознательный, методический и естественный.

В процессе естественного отбора в природе возникли те виды животных и растений, которые затем были подвергнуты человеком одомашниванию. Действие естественного отбора продолжается и после одомашнивания, вызывая изменения, связанные с приспособлением к условиям, которые созданы человеком.

В основе появления селекции как науки находится созданная трудами Ч. Дарвина концепция искусственного отбора. Искусственный отбор на ранних этапах социальной эволюции человека носил характер бессознательного отбора и выражался в сохранении на племя лучших представителей и уничтожении (употреблении в пищу) худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор характеризуется прежде всего тем, что в отличие от бессознательного человек осознанно и систематически стремится к выведению сорта или породы с желаемыми качествами.

Известны два вида искусственного отбора: массовый и индивидуальный. При массовом отборе от особей данной популяции, в наибольшей степени обладающих желательными качествами, получают потомство. Сорт, полученный этим способом, генетически неоднороден, и отбор время от времени ее повторяют. При индивидуальном отборе от каждой особи получают отдельное потомство и при последующих самоопылении у растений или близкородственных скрещиваниях у животных выводят чистые линии. Чистые линии – группы генетически однородных (гомозиготных) организмов – представляют ценный исходный материал для селекции.

Отбор тем эффективнее, чем разнообразнее в наследственном отношении исходный материал. Одним из путей увеличения разнообразия материала для селекции является гибридизация. Различают внутривидовую и межвидовую (отдаленную) гибридизацию, в ходе которых создаются генотипы, новые по составу генов.

Основу внутривидовой гибридизации составляют направленное скрещивание особей с интересующими селекционера свойствами и последующий отбор потомков с максимальным проявлением этих свойств. При близкородственном размножении – инбридинге (у растений – самоопылении) – повышается степень гомозиготности организмов. С увеличением степени гомозиготности начинается проявление действия многих вредных рецессивных аллелей, находившихся до инбридинга в гетерозиготном состоянии и не проявлявшихся в фенотипе в связи с присутствием доминантных аллелей. Многократный инбридинг приводит к резкому ослаблению или вырождению потомков. Изучение генетики чистых линий позволило разработать методы их использования в селекции.

При скрещивании неродственных особей (особей разных линий) – аутбридинге – удается получить гетерозиготные гибриды, превосходящие по своей мощности не только родительские линии, но и исходные формы, из которых эти линии были получены. Гетерозис (гибридная сила) заключается в повышении мощности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Основной причиной эффекта гетерозиса является отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гете-розиготном состоянии.

Отдаленная гибридизация заключается в скрещивании разных видов. Ее используют как селекционный метод, позволяющий объединить в гибриде ценные хозяйственные признаки родительских форм. В силу генетических, морфологических, физиологических и иных различий организмов разных видов отдаленная гибридизация, как правило, осуществляется с большим трудом и требует применения специальных методов преодоления нескрещиваемости. Межвидовые гибриды оказываются бесплодными вследствие нарушения процессов гаметогенеза. Вместе межвидовая гибридизация может привести к возникновению форм, сочетающих в себе ценные свойства разных видов.