Лабораторная работа № 6 Тема: Изучение результатов искусственного отбора
Цель: выявить черты сходства и различия сортов растений как результат реализации задач, поставленных человеком в ходе искусственного отбора.
Оборудование: муляжи различных сортов яблок, груш, иллюстрации различных пород животных, сортов растений.
Гипотеза: я думаю, что сорта яблок (груш) и породы животных будут сильно отличаться (в случае с животными не всегда) от диких предков и будут соответст-вовать требованиям человека, что является результатом многолетней селекцион-ной работы.
Ход работы:
Я рассмотрел(а) сорта яблок …. …. …., и обнаружил(а), что они сходны по форме (строение), окраске, но имеют множество отличий: в размерах, разнообра-зии форм, вкусовым качествам, степени сочности и кислоты мякоти, сроках плодоношения, степени морозоустойчивости и лёгкости (хранения).
Заполните таблицу:
Сравниваемые признаки
Название сорта яблок
Антоновка
Белый
налив
Пепин шафранный
Дикая яблоня
Окраска плодов
Кожица слабо масля-нистая, блестящая, с характерным силь-ным ароматом. Ос-новная окраска зеле-новато-жёлтая, при хранении— соломен-но-жёлтая. Покров-ная окраска отсутст-вует, иногда слабая розовая или кирпич-ная, а также — в виде золотистого загара.
Или папировка - зе-леновато жёлтой ок-раски с темно-крас-ным румянцем, к моменту созревания наливается соком и окрашивается в бе-лый цвет, округло-конические, зелено-вато-желтые, с бе-ловатым налетом.
Поверх основ-ной жёлто-зелё-ной покровной окраски плода размытый тём-но-красный ру-мянец с более тёмными поло-сами и штри-хами, заметны-ми белыми под-кожными точка-ми Пепин Шаф-ранный, в наро-де Пепин Шаф-ран, был полу-чен И.В. Мичу-риным из Ренета орлеанского и гибрида Пепин-ки литовской и китайки. Сорт считается луч-шим из всей се-лекции И. В. Мичурина.
Плод (яблоко) ша-ровидный, желто-зеленый, с одной стороны красно-ватый.
Окраска мякоти
Мякоть слегка жел-товатая, сочная, сред-ней плотности, зер-нистая.
Мякоть зрелых яб-лок белый налив отличатся белым цветом, она дово-льно рыхлая, зер-нистая достаточно сочная.
Мякоть плодов плотная, кремо-вого цвета, кис-ло-сладкого вку-са с пряным аро-матом.
Мякоть желтоватая
Вкус
Вкус хороший, с не-которым избытком кислоты и свое-образным ароматом. Плоды отличаются повышенным содер-жанием витамина С (14 мг %)
Имеет приятный кисловатый прив-кус, кисло-сладкого вкуса, со слабым ароматом.
Имеют хороший винно-сладкий вкус с пряным тонким арома-том.
Кислый, вяжущий (используют в ка-честве источника витамина С).
Размер
120—150 г, макси-мум 300 г. Форма изменчива от плоско-округлой до овально-конической, иногда цилиндрическая. По-верхность гранёная или широко ребрис-тая.
Плоды среднего размера, около 80 г
Плоды обычно средних разме-ров массой 90г, округло-кони-ческие, слегка ребристые, с тонкой длинной плодоножкой.
2—3 см в диа-метре
Сроки созревания
Это осенние и зим-ние сорта, плоды могут храниться до 2-3 месяцев. Анто-новка золотая – лет-ний сорт. Вес плодов -120-150 г, форма плоскоокруглая или овальноконическая. Характеризуются сильным ароматом; зеленовато-желтые, с сочной мякотью, вкус хороший. Анто-новка имеет высокую зимостойкость и уро-жайность.
Раннелетний (пер-вая декада августа) снимать яблоки можно в конце июля. Если задер-жаться со сбором, плоды быстро утра-чивают свои вкусо-вые качества. Хоро-шая зимостойкость, но может поража-ться паршой.
Относится к лет-ним сортам яб-лок. Яблоки мо-гут храниться до февраля – марта. Плодоносить яб-лони этого сорта начинают на пя-тый-седьмой год. В суровую зиму дерево может подмёрз-нуть, но хорошо восстанавливается.
Цветет в мае — июне, плоды соз-ревают в сентябре — октябре.
Объясните причины отличий, сформулируйте вывод.
Вывод (I - вариант): Отбор особей с нужными человеку наследственными изменениями приводит к созданию совершенно новых сортов и пород, т.е. никогда ранее не существовавших органических форм с признаками и свойства-ми, сформированными самим человеком. В этом заключается творческая роль искусственного отбора.
Искусственный отбор является главной движущей силой в образовании новых по-род животных и сортов растений, приспособленных к интересам человека. Учение об искусственном отборе теоретически обобщило тысячелетнюю практику чело-века по созданию пород домашних животных и сортов культурных растений и стало одной из основ современной селекции.
Вывод (II - вариант): действительно, после изучение отличительных особен-ностей современных сортов растений и пород животных по сравнению с их дики-ми предками оказалось, что искусственно выведенные сорта и породы сильно отличаются от исходных диких форм, что является результатом длительной и целенаправленной селекционной работы учёных.
Казахстанские селекционеры (растения): Н.Л. Удольская, Г.З. Бияшев, Р.А.Оразалиев.
Животные: В.А.Бальмонт, Б.М. Мусин, Н.З.Галиакбаров, Н.С. Бутарин, А.Е. Есенжолов., А.И. Жандеркин:
Происхождение
Методы селекции растений
Классическими методами селекции были и остаются гибридизация и искусственный отбор – массовый и индивидуальный. Однако определяющую роль для селекции играет естественный отбор. На любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям, приспособлено к определенному температурному и водному режиму Различают следующие основные методы селекции.
Массовый отбор (с древности)
применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются вкусовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
Индивидуальный отбор (методический)
эффективен для самоопыляемых растений ( пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией.
Чистая линия – потомство одной гомозиготной сомоопыленной особи. У любой особи тысячи генов, и так как происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.
Инбридинг
так же является методом современной селекции. Для него проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений. Например, для получения инбредных линий кукурузы срывают метелки с выбранных растений, и когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к депрессии – снижению их жизнеспособности.
Метод аутбридинга
используется для получения эффекта гетерозиса.
Гетерозис – всплеск гибридной силы: повышение массы, размеров, урожайности по сравнению с родительскими формами.
Аутбридингом называют скрещивание неродственных форм, в том числе различных инбредных линий, а так же межсортовое (у животных межпородное) скрещивание. Для такого скрещивания подбирают такие инбредные линии, которые дают максимальный эффект гетерозиса – жизненной силы. Под гетерозисом понимают превосходство гибридов над родителями по определенным признакам и свойствам. Полученные инбредные линии, которые создавались на протяжении ряда поколений, скрещивают между собой.
Перекрестное опыление самоопылителей
дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при создании новых сортов пшеницы у цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные плоды и семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов
Является очень перспективным методом современной селекции. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель. Искусственно выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Отдаленная гибридизация
Это метод, при котором скрещивают растения, относящиеся к разным видам. Но отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не конъюгируют) и не образуются гаметы. В 1924г. советский ученый Г.Д. Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n= 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным. В результате удвоения числа хромосом бесплодного гибрида оказались два полных набора хромосом редьки и капусты (9+9=18). В зиготе вновь осталось 36 хромосом; гибрид стал плодовитым. Таким способом были получены пшенично- ржаные гибриды, пшенично- пырейные гибриды и др.
Использование соматических мутаций
Применимо для вегетативно размножающихся растений. Этот метод применял в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово- ягодных культур.
Экспериментальный мутагенез
Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.
Многие методы селекции растений были предложены И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств гибрида в лучшую сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если растения выращивать в открытом грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.
Основные методы селекции животных:
Только половое размножение
Малое количество потомков (отбор занимает время), ценность каждого животного.
Трудности в получении чистых линий (невозможность самоопыления)
Подбор производителей по экстерьеру (внешние признаки)
Создание пород домашних животных стало практиковаться вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10- 12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора приводят к созданию многообразия пород домашних животных. В селекции животных по сравнению с селекцией растений есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой, и оценка генетических задатков качеств, которые у самцов фенотипически не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), производится по потомству и родословной. Во-вторых, у животных часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство у птиц и млекопитающих немногочисленное.
Основными методами селекции животных, как и растений, являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания.
Инбридинг - близкородственное скрещивание. Оно, как и растений приводит к депрессии (угнетению) жизнеспособности и других свойств – используется в селекции для получения чистых линий для последующей гибридизации.
Аутбридинг - неродственное скрещивание. На примере собак можно проследить, как человек , используя принцип отбора,постепенно увеличивал разнообразие пород, выводя для специальных целей все новые и новые формы. Раскопки показывают, что на территории Европы 4 тысяч лет назад было только пять пород собак: одна, похожая на волка (будущая немецкая овчарка), другая, похожая на лайку, две разные породы терьеров ( норных охотничьих собак) и порода, из который потом получились гончие. Сейчас известно несколько десятков разных пород собак. Среди них есть декоративные (болонки, карликовые терьеры, пудели, шпицы, мопсы, пекинские и японские собаки и многие другие), охотничьи (разные породы гончих, борзых, много пород легавых, спаниели, несколько норных пород) и служебные (доги, овчарки, доберманы- пинчеры, боксеры, крупные терьеры, ездовые лайки и другие).
Отдаленная гибридизация, иными словами, межвидовое скрещивание, известна с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом - мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволяет получить новые породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах и, подобно мериносам, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид - бестер, хорька и норки – хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.
В селекции животных применяют следующие основные методы:
Внутрипородное разведение Внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы.
Подбор производителей по экстерьеру: практически оно выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.
Межпородное скрещивание (аутбридинг). Используют для создания новой породы. Перед этим часто проводят близкородственное скрещивание (инбридинг): родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.
Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней - украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами- производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были созданы различные линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, а по выносливости – от украинских свиней.
Использование эффекта гетерозиса
также характерно для селекции животных, как и для растений. Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур.
Испытание по потомству проводят для отбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей- самцов скрещивают с разными самками и оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.
Искусственное осеменение. Используют для получения потомства от лучших самцов- производителей. Этот метод легко применять, так как половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота сколь угодно долго.
Гормональная суперовуляция и трансплантация. С помощью нее у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы также могут храниться при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.