- •Введение. История развития генетики
- •Предмет генетики
- •2. Краткая история развития представлений о наследственности
- •3. Вклад ученых в развитие генетики
- •4. Вклад белорусских ученых в развитие генетики
- •Основными направлениями работы в настоящее время исследований являются:
- •Основные научные и практические достижения: Исследовательские гранты
- •Продукция и услуги:
- •Материальные основы наследственности Лекция 3 Клетка как основа наследственности и воспроизведения
- •Клеточные и неклеточные формы организации живого: эукариоты, прокариоты, вирусы
- •Нуклеиновые кислоты. Структурная модель днк Дж. Уотсона и ф. Крика.
- •Литература
- •2. Наднуклеосомная укладка днк
- •3. Хромомерная организация хромосом
- •4. Митотические хромосомы
- •5. Кариотип и идиограмма
- •Материальные основы наследственности
- •2.Непрямое деление клетки. Амитоз. Эндомитоз
- •3. Мейоз и его значение
- •4. Краткий обзор этапов гаметогенеза
- •Закономерности наследования признаков
- •Лекция 6
- •Наследование при моногибридных и
- •Полигибридных скрещиваниях
- •1. Цели и задачи генетического анализа
- •2.Генетическая символика
- •3. Первый закон г. Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения
- •4. Второй закон Менделя
- •5. Неполное доминирование и кодоминирование
- •6. Анализирующее (реципрокное) скрещивание
- •7. Дигибридные скрещивания. Тригибридное скрещивание
- •Закономерности наследования признаков Лекция 7 Взаимодействие генов
- •1. Типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Гены – модификаторы.
- •Наследование окраски цветков у Lathyrus odoratus при взаимодействии двух пар генов
- •Наследование формы плода у Cucurbita pepo при взаимодействии двух пар генов
- •Наследование окраски глаз у Drosophila при взаимодействии двух пар генов
- •Эпистаз у лошадей
- •Рецессивный эпистаз у мышей
- •Наследование и изменчивость длины початков (в сантиметрах) у Zea mays в f1и f2
- •Наследование формы стручка у Capsella bursa pastoris при взаимодействии двух пар генов
- •2. Пенетрантность и экрессивность. Норма реакции. Плейотропный эффект гена.
- •Закономерности наследования признаков Лекция 8-9 Генетика пола и наследование признаков, сцепленных с полом. Сцепление генов и кроссинговер. Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •1.Пол как признак. Половой диморфизм. Первичные и вторичные половые признаки.
- •2. Определение пола.
- •Половые различия между самкой и самцом у морского червя Bonellia viridis
- •3. Гинандроморфы, интерсексы, гермафродиты и другие половые отклонения
- •Билатеральный гинандроморф y Drosophila melanogastei
- •4. Наследование признаков сцепленных с полом.
- •5.Сцепление генов и кроссинговер. Генетические доказательства перекреста хромосом
- •6. Частота кроссинговера и линейное расположение генов в хромосоме. Цитологические доказательства кроссинговера
- •7.Митотический (соматический) кроссинговер. Факторы, влияющие на кроссинговер
- •8. Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •Молекулярные основы наследственности (4 часа)
- •2.Способы передачи наследственной информации у бактерий
- •3. Репликация днк
- •Модели репликации днк:
- •Строение репликационной вилки
- •Расположение основных белков в репликационной вилке
- •4. Репарация днк
- •Молекулярные основы наследственности (4 часа)
- •2. Генетический код
- •3. Трансляция
- •4. Передача информации в клетке
- •Изменчивость (6 часов) Лекция 12 Изменчивость, комбинативная и мутационная изменчивость
- •1. Классификация изменчивости. Понятие о наследственной и ненаследственной изменчивости.
- •1.1 Изменчивость наследственного материала
- •1.2 Ненаследственная изменчивость
- •1.3 Наследственная изменчивость
- •2. Мутационная теория и классификация мутаций
- •Мутации у различных организмов
- •3. Генеративные и соматические мутации. Прямые и обратные мутации
- •4. Множественные аллели
- •5. Условные мутации
- •Изменчивость (6 часов) Лекция 13-14 Мутации: генные, хромосомные, геномные. Модификационная изменчивость
- •1. Генные мутации
- •2. Хромосомные перестройки
- •2.1. Делеции
- •2.2. Дупликации
- •2.3. Инверсии
- •2.3. Транслокации
- •3. Геномные мутации. Полиплоидия
- •4. Автополиплоидия
- •Диплоидный (а), триплоидный (б) и тетраплоидный (в) арбузы
- •Образование растения Raphanobrassica в результате скрещивания редьки и капусты. Следует обратить внимание на форму плода у родителей и гибрида
- •5. Аллополиплоидия (амфиполиплоидия)
- •6. Анеуплоидия
- •7. Гаплоидия
- •8. Системные мутации. Спонтанные мутации
- •9.Закон гомологических рядов наследственной изменчивости н.И. Вавилова
- •10. Ненаследственная изменчивость
- •Внизу -стрелолист с надводными, плавающими и подводными листьями
- •Литература
- •Генетические основы онтогенеза (2 часа) Лекция 15 Онтогенез – как реализация генетической информации
- •1. Дифференцировка и детерминация
- •2.Эпигеномная наследственность
- •3. Транскрипция и амплификация генов в оогенезе
- •4. Дифференциальная активность генов в онтогенезе
- •5. Роль генетических факторов в определении продолжительности жизни
- •6. Молекулярные основы процесса старения и генетическая картина онтогенеза
- •Литература
- •1. Генетическая структура популяций. Типы популяций
- •2. Генетическая структура популяции апомиктов
- •3. Генетическая структура популяции самоопылителей
- •4. Генетическая структура популяций перекрестноразмножающихся организмов
- •Основные факторы генетической динамики популяций
- •Литература
- •Генетика человека (4 часа) Лекции 17, 18 Человек как объект генетических исследований
- •1. Человек как объект генетических исследований
- •2. Генеалогический метод
- •Составление родословной
- •Генетический анализ родословной
- •3.Близнецовый метод
- •4. Популяционно-статистический метод
- •5. Цитогенетический метод
- •6. Метод генетики соматических клеток
- •7. Биохимический метод
- •8. Молекулярно-генетический метод
- •9. Видимое строение хромосом человека и их морфология. Классификация и тонкая структура хромосомы
- •Генетические основы селекции (6 часов)
- •2.Исходный материал в селекции
- •3.Системы скрещивания в селекции растений и животных
- •4.Явление гетерозиса. Генетические механизмы гетерозиса.
- •Литература
- •2. Индивидуальный и массовый отборы
- •3. Подбор
- •Литература
- •Основы биометрии (8 часов) Данные в биологии (2 часа)
- •Описательная статистика (2 часа)
- •Основы дисперсионного анализа. Корреляционный анализ (4 часа)
Генетические основы селекции (6 часов)
Лекция 19
Генетика как теоретическая основа селекции.
Селекция как наука. Системы скрещивания в селекции растений и животных
Цель лекции: ознакомить учащихся с предметами и методами селекции, учением об исходном материале селекции и центрах происхождения культурных растений по Н.И. Ввавилову, сформировать понятия о породе, сорте, штамме.
План лекции:
1. Селекция как наука. История, предмет и методы селекции.
2. Исходный материал в селекции.
3. Системы скрещивания в селекции растений и животных.
4. Явление гетерозиса. Генетические механизмы гетерозиса.
1. Селекция как наука. История, предмет и методы селекции.
Селекция как способ выведения пород домашних животных и сортов культурных растенийсуществует издавна. Около 8000-9000 лет назад с появлением сельского хозяйства на Ближнем Востоке, а позже в Европе и Азии началось развитие растениеводства и животноводства. Уже с тех времен люди стали заниматься искусственнымотбором с целью выведения пород животных и сортов растений с хозяйственно-ценными качествами.О первых селекционных мероприятиях, известных еще почти 6000 лет назад в Эламе (Двуречье), можно судить по изображению родословной лошадей, обнаруженной на печатке. Существуют также сведения, чтоарабы задолго до новой эры применяли искусственное опыление финиковых пальм. В Римской империи сохранились документы с подробным описанием приемов, используемых при разведении животных.В трудах ученых Древнего Китая и Древнего Рима имеются указания на значение отбора колосьев у злаков и даются рекомендации по проведению такого отбора.
На первых порах селекционные мероприятия ограничивались отбором.Он носилбессознательный характер, велся длительное время (10—15 лет).Селекционеры, не имея теоретической базы, руководствовались опытом и интуицией. Они учитывали полезные свойства родительских особей, но целенаправленно проводить селекцию не могли. Результаты скрещивания часто оказывались неожиданными, и в потомстве не обнаруживалось ожидаемого признака. Тем не менее, безвестные селекционеры оставили в наследство немало ценных сортов культурных растений и пород домашних животных. Например, ряд лучших сортов хлопчатника, возделываемых ныне вРоссии и США, позаимствован у крестьян старых мексиканских деревень. Методом бессознательного отбора выведены сорта льна-долгунца в некоторых районах Пскова: низкорослые растения шли на хозяйственные нужды, а семена высоких использовались на посев. Известны сорта озимой (например, Крымка, Полтавка, Сандомирка) и яровой (Улька, Гирка, Сыр-Бидай и др.) пшеницы с ценными хозяйственными качествами, выведенные в давние времена.
Не меньший вклад сделала народная селекция и в животноводство. Так, в России, несмотря на низкий качественный уровень поголовья животных в целом, были выведены ценные породы крупного рогатого скота (Ярославская и Холмогорская), воронежские битюги и мезенская лошадь, орловские рысаки, романовские и мериносовые овцы; в Средней Азии — каракульские овцы и ахалтекинские лошади.
Однако отбор по хозяйственно-полезным признакам и свойствам без учета механизмов их наследуемости и изменчивости нередко давал нежелательные результаты. К примеру, отбор по экстерьеру тонкорунных овец на комолость приводил к появлению крипторхизма; избавление от пегости на шее у романовских овец ослабляло их жизнеспособность; повышение оброслости шерстью у овец сопровождалось снижением их веса. Не удавалось вывести и чистую линию виандоттов (порода кур) с розовидным гребнем; несмотря на выбраковывание цыплят с листовидным гребнем, они появлялись в потомстве. Очевидно, порода состояла из генерозигот по этому гену, так как гомозиготы обладали сниженной плодовитостью.
Все это свидетельствовало о том, что желаемый результат нельзя получить без теоретических знаний. С конца XVIII — начала XIX в. работы селекционеров носили уже научный характер. Главной задачей селекции стало изучение генетики таких признаков, как продуктивность животных и урожайность растений. Разрешение задач селекции невозможно без знаний, касающихся генетического анализа, т. е. без знаний типа наследования признаков (доминантный или рецессивный), типа доминирования, характера наследования (аутосомное или сцепленное с полом, независимое или сцепленное), типа и характера взаимодействия генов в онтогенезе. Главное внимание селекционеры должны уделять проблемам взаимоотношения генотипа и среды, ибо от факторов последней во многом зависит экспрессивность и пенетрантность изучаемых признаков.
С развитием генетики упрочивалась связь ее с селекцией. Так, в 1971 г. в Москве был создан Институт экспериментальной биологии во главе с Н. К. Кольцовым. Этот институт совместно с Ленинградским Всесоюзным научно-исследовательским институтом растениеводства (ВИР), который возглавлял Н. И. Вавилов, сыграл выдающуюся роль в развитии генетики и селекции в Советском Союзе. Н. К. Кольцов был также инициаторомсоздания в 1918 г. Аниковской генетической станции, включенной впоследствии во Всесоюзный институт животноводства, где Н. К. Кольцов возглавлял работу по изучению генетики крови сельскохозяйственных животных. Эти учреждения стали центром развития генетики животных. В 20-30-е годы появились работы отечественных ученых в области селекции кур (А. С. Серебровский), частной генетики овец (Б. Н. Васин, Е. Т. Попова-Васина), крупного рогатого скота (О. В. Гаркави), свиней (М. Ф. Иванов), шелкопряда (Б. Л. Астауров) и др.Эти ученые внесли существенный вклад в селекционную практику. Так, используя метод отдаленной гибридизации, селекционеры получили гибриды крупного рогатого скота с яком — аборигеном Монголии и Алтая, отличающимся высокой жирностью молока и выносливостью в неблагоприятных северных условиях, и с зебу, обладающим устойчивостью к паразитарным заболеваниям.
В развитии генетики и селекции культурных растений большую роль сыграл ВИР, а также исследовательские учреждения в Краснодаре, Саратове, Одессе, Воронеже и др. В области растениеводства заслуживают внимания работы Н. В. Цицина по выведению пшенично-пырейных и ржано-пырейных гибридов, А. Р. Жебрака и А. А. Сапегина по селекции зерновых культур, И. В. Мичурина по селекции плодово-ягодных культур. Так селекция, став на прочную теоретическую базу, превратилась в самостоятельную науку. Под селекцией теперь понимается не просто отбор, а целенаправленное создание и совершенствование пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов в соответствии с потребностями общества и уровнем развития его производительных сил.
Порода, сорт, штамм представляют собой искусственно созданные популяции домашних животных, культурных растений и микроорганизмов, отличающиеся совокупностью признаков и свойств. Ценность сорта определяется такими признаками, как урожайность, пищевые и кормовые свойства растений, содержание полезных веществ в плодах и корнеплодах и др. Ценность породы обусловливается качеством и количеством получаемого продукта (удой, живой вес, жирность молока, настриг шерсти и т. д.), а штамма — количеством биологически активного продукта.
Основной задачей селекции является создание новых пород животных и сортов растений с высокой продуктивностью. Чтобы достичь этого, необходимо изучить все сортовое и породное разнообразие диких форм животных и растений, досконально выяснить механизмы наследственности и изменчивости, разработать систему методов гибридизации и отбора, проводить селекционные мероприятия с учетом влияния окружающей среды.
Селекция растений и животных проводится по системе, предусматривающей следующие этапы:
Изучение исходного материала;
Разработка методов гибридизации с использованием современных генетических методов;
Разработка методов отбора.