
- •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)
2. Индивидуальный и массовый отборы
Современная селекция использует два типа отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор — это отбор особей по фенотипу, т. е. с фенотипическим выражением положительных признаков, без проверки генотипа. Массовость означает не количество отбираемых особей, так как хозяйственно-ценные признаки могут быть у одной или нескольких особей в популяции, а отбор без учета проявления признака впотомстве каждой отдельной пары. Фенотипическое выражение признака в ряде случаев в большей степени зависит от генотипа (масть скота; форма, остистость колоса у злаков и др.), но нередко вариабельность признака обусловлена колебаниями факторов внешней среды (удоймолока у крупного рогатого скота; размер колоса, число колосков в колосе у злаков и др.). Чтобы массовый отбор был эффективным, необходимо учитывать долю генотипа в общей фенотипической изменчивости.
Фенотипическая варианса σ2р складывается из суммы генетической и средовой варианс (σ2G и σ2E) : σ2р = σ2G + σ2E . Отношение генетической изменчивости к общемууровню фенотипической изменчивости составляет коэффициент наследуемости:
h2 = σ2G / σ2G + σ2E
Коэффициент наследуемости выражается в процентах и отражает ту долю фенотипической изменчивости признака, которая контролируется его генотипом, т. е. по h2 можно судить о наследственной обусловленности изменчивости, наследуемости данного признака. Приh2, равном 100 % или приближающемся к этому значению, фенотипическое разнообразие определяется в основном различиями особей в генотипе. В этом случае, т. е. в случае с высоким коэффициентом наследуемости признака, отбор целесообразен, так как отбор фенотипов по существу сводится к отбору генотипов. Коэффициент наследуемости, равный или приближающийся к нулю, свидетельствует о полном или почти полном генотипическом сходстве особей. Фенотипическое разнообразие в данном случае является результатом действия факторов внешней среды ипредставляет собой модификационную изменчивость. При низком коэффициенте наследуемости отбор вести не следует. Например, в популяции овец перспективным может оказаться отбор по настригу шерсти(h2 = 30—60) и не даст должного результата отбор по плодовитости (h2 =10—20); у кур целесообразно вести отбор по весу яиц (h2 = 30—70), а отбор по яйценоскости(h2=11—35) будет менее результативным.
Иногда массовый отбор ведется не непосредственно по селекционному признаку, а по так называемым маркерам, т. е. по признакам, тесно сцепленным с селекционным. Так, у крупного рогатого скота масть служит показателем качества по удою молока, у птиц гетеро-зиготность по генам групп крови указывает на хорошую выводимость цыплят и продуктивность взрослых особей.
Нередко массовый отбор используют при создании нового сорта или породы. И. В. Мичурин, к примеру, путем массового отбора получил сорт вишни «Плодородная».
Часто отбор по фенотипу приводит к неожиданному результату: в потомстве особей хозяйственно-ценный признак не проявляется или значительно ослаблен. В таком случае целесообразно прибегать не к массовому, а к индивидуальному отбору, позволяющему оценить качества особи по потомству. Изучая наследование признака вряду поколений, можно оценить генотип особи и способность ее передавать признаки потомству. При проведении индивидуального отбора у растений и животных популяцию обычно разделяют на чистые линии посредством инбридинга. При этом отбор линий ведется по желательным признакам, а остальные линии выбраковываются.
Чистые линии после инбридинга и отбора, в результате которых повышается концентрация ценных генов в потомстве, становятся материалом для дальнейшей селекции.
Оценка генотипа при индивидуальном отборе может проводиться и путем составления родословной особей. Этот метод иногда дает отрицательные результаты, так как особь с отличной родословной не всегда несет желаемую комбинацию генов и у потомства не окажется хозяйственно-ценных качеств.
Наследственные свойства особей могут оцениваться также по продуктивности родственных особей с помощью метода сиб-селекции. Например, петушки часто отбираются по продуктивности (яйценоскость, масса яйца, живой вес) их родных сестер. Длительнее, но результативнее оценка генотипа особи с помощью проверки наследуемости признака в потомстве. Так, при массовом отборе в стаде кур выбираются те, которые дают больше яиц в год. Но может оказаться, что дочери особи, не представляющей интереса для селекционера при массовом отборе, дадут большую яйценоскость, чем дочери особи с лучшими показателями по этому признаку. При этом важно, чтобы исследуемые особи скрещивались с одним и тем же самцом. Генотип быка в стаде коров также можно проверить по потомству, полученному от скрещивания его с дочерями: рождение хотя бы от одной из них уродливого теленка указывает на то, что бык является носителем летального гена.
Иногда только с помощью индивидуального отбора можно получить желаемый результат. Таким путем А. П. Шехурдин вывел сорт пшеницы Лютесценс-62. В Институте земледелия в Белоруссии методом индивидуального отбора из образца коллекции ВИР Алтайского края выведен высокоурожайный среднеспелый сорт яровой пшеницы «Минская». Таким же способом минские селекционеры получили некоторые сорта капусты, картофеля. Но чаще отбор сочетается с гибридизацией. Примером могут служить полученные в Белоруссии сорта ржи («Дружба»), гречихи («Юбилейная-2»), льна («Ор-шанский-2»), картофеля («Белорусский ранний», «Огонек», универсальный высокоурожайный сорт «Темп» и др.) и т. д.
Современная селекция — это наука с богатой теоретической базой и с огромным практическим опытом. В СССР выведены знаменитые ценные сорта таких растений, как подсолнечник, обладающий высокой продуктивностью и масличностью — до 54 %, пшеница — лучший в мире сорт Безостая 1, высокоурожайная кукуруза с использованием цитоплазматической мужской стерильности, продуктивные сорта сахарной свеклы и другие культуры.
Главной задачей селекции растений является получение засухо- и морозоустойчивых сортов злаковых культур в сочетании с их высокой продуктивностью; выведение сортов растений, устойчивых к заболеваниям и полеганию, способных давать высокие урожаи при минимальной затрате минеральных удобрений и т. д. Важнейшей задачей селекции является и создание сортов, дающих продукцию высокого качества, с отличными техническими и пищевыми свойствами, с высоким содержанием белка, незаменимых аминокислот, сахара и других ценных компонентов.
Целью селекции животных служит получение пород крупного рогатого скота, свиней, овец, у которых бы высокая продуктивность сочеталась с выносливостью, устойчивостью к заболеваниям и климатическим условиям.
На службу селекции пришли современные достижения генетики, в том числе и генная инженерия, которая позволит в будущем активно изменять структуру генотипа, вводить в генотип новые гены, отвечающие за ценные качества растений и животных.