МОЗ України

Івано-Франківський базовий медичний коледж

самостійної роботи студентів

для підготовки до практичного заняття

з навчальної дисципліни

«Біологія» з теми:

„Вивчення мінливості у рослин. Побудова варіаційного ряду і варіаційної кривої ”

Підготувала:

викладач біології

Кордис Т.О.

м.Івано-Франківськ

1 . Актуальність теми

З’ясування взаємодії генотипу та умов довкілля у формуванні фенотипу – одна з центральних проблем генетики. Наприклад, якщо одно яйцеві близнюки зростатимуть у різних умовах, вони матимуть більше зовнішніх відмінностей, ніж ті, які живуть разом. Це прояв неспадкової (модифікаційної) мінливості. Її дослідження дають можливість з’ясувати, як саме спадкова інформація реалізується за певних умов середовища життя.

2. Навчальна мета

Знати:

• властивості неспадкової мінливості;

• визначення понять « норма реакції», «варіаційний ряд», «варіаційна крива»;

• біологічне значення модифікаційної мінливості.

Вміти:

• відрізняти мутаційну мінливість від модифікаційної;

• спостерігати прояви мінливості у рослин;

• будувати варіаційний ряд і варіаційну криву (графік мінливості).

3. Матеріали доаудиторної самостійної роботи

3.1. Міждисциплінарна інтеграція

Дисципліни	Знати	Вміти
Забезпечуючі: Математика Історія Українська мова та література	Основні математичні дії Видатних вчених-біологів, їх досягнення Словниковий склад, майстерність письма.	Обчислювати приклади із застосуванням різних арифметичних дій Граматично правильно формулювати та записувати терміни та поняття
Забезпечувані: Медична біологія	Властивості модифікаційної мінливості.	Вміти визначати значення модифікаційної мінливості у практичній діяльності людини.

3.2. Зміст теми

Розвиток фенотипу організму визначається взаємодією його спадкової основи – генотипу – з умовами зовнішнього середо­вища. При одному й тому самому генотипі, але в різних умовах розвитку ознаки організму (його фенотип) можуть істотно різ­нитися.

Норма реакції. Різні ознаки організму неоднаково змінюються під впливом зовнішніх умов. Одні з них надзвичайно пластичні й мінливі, другі менш мінливі, нарешті, треті лише дуже малою мірою можуть змінюватись умовами середовища. У рогатої худоби надій великою мірою залежить від годівлі й догляду, тобто від умов утримання. Добре відомо, що надій можна значно збільшити, добираючи корми належної якості в потрібній кількості. Важче змінити жирність молока. Процент жиру в мо­лоці більшою мірою залежить від породи, хоч зміною раціону його також вдається трохи змінити. Значно сталішою ознакою є масть. У найрізноманітніших умовах вона майже не змі­нюється.

Проте не треба думати, що забарвлення шерсті зовсім не залежить від умов середовища. У деяких ссавців на забарвлення шерсті впливає температура навколишнього середовища. Наприклад, у кролів горностаєвої породи в звичайних умовах більша частина шерсті біла, чорна шерсть розвивається лише на вухах, лапах і хвості. Якщо вибрити або вищипати шерсть на спині, то при температурі вищій нуля знову виросте біла шерсть, а при низькій температурі (близько 0 °С) замість білої виросте чорна шерсть. Можна сказати, що спадковою в цьому прикладі є здатність розвивати білу шерсть на спині при високій температу­рі і чорну– при низькій.

В організмів прояв дії генів і генотипу в цілому залежить від умов середовища. Ця форма мінливості, не зв'язана із зміною генотипу, має назву модифікаційної. Як ви пам'ятаєте, Дарвін назвав її неспадковою. Межі модифікаційної мінливості для різних ознак і в різних умовах, як це показано на розглянутих прикладах, можуть дуже відрізнятися. Межі модифікаційної і мінливості ознаки називають її нормою реакції. Одні ознаки (наприклад, молочність) мають дуже широку норму реакції, інші (забарвлення шерсті) — значно вужчу.

На основі розглянутих фактів можна поглибити одержане раніше уявлення про суть явища спадковості. Успадковується не ознака, як така, а здатність організму (його генотипу) в результаті взаємодії з умовами розвитку давати певний фенотип, або, інакше кажучи, успадковується норма реакції організму на зовнішні умови. Немає, наприклад, спадкової ознаки якоїсь породи рогатої худоби давати 4000 л молока за рік. Ця ознака виявляється лише при певному режимі годівлі й утримання.

Широка норма реакції (широка пристосовуваність) у природних умовах може мати важливе значення для збереження і процвітання виду. Проте відхилення, спричинені зовнішніми умовами, не змінюють генотипу, вони лежать у межах норми його реакції.

Керування домінуванням. У гібрида домінантна і рецесивна ознаки залежать передусім від особливостей гена і його впливу на розвиток ознаки. Але, оскільки фенотип завжди залежить від генотипу й умов середовища, можна сподіватися, що, змінюючи умови розвитку гібрида, впливатимемо на характер домінування ознаки. Питання про можливість керування домінуванням і зміни індивідуального розвитку організму розробляв на плодоягідних рослинах І. В. Мічурін. Він установив важливу закономірність домінування ознак у гібридів. На ряді прикладів з гібридизації плодових дерев Мічурін показав, що в гібридів переважно домінують ті ознаки, які в навколишньому середо­вищі мають найсприятливіші умови для свого розвитку. Гібри­ди, добуті в результаті схрещування західноєвропейських і амери­канських сортів плодових дерев (із країн з м'яким кліматом) з місцевими сортами Тамбовської області (де суворий контитентальний клімат), Мічурін вирощував у відкритому грунті. При цьому домінували ознаки зимостійкості, властиві місцевим сортам.

Статистичні закономірності модифікаційної мінливості. Вимірявши довжину і ширину листків, узятих з одного дерева, побачимо, що їх розміри варіюють у досить широких межах. Ця мінливість результат різних умов розвитку листків на гілках дерева; генотип їх однаковий. Якщо якусь кількість листків розмістити в послідовності наростання або спаду ознаки (на­приклад, довжини), то вийде ряд мінливості даної ознаки, який називається варіаційним рядом. Цей ряд складається з окремих варіант. Отже, варіанта – одиничний вияв розвитку ознаки.

Варіаційний ряд листків лавровишні (цифрами показано довжину листка)

Підрахувавши кількість окремих варіант у варіаційному ряді, побачимо, що частота зустріваності їх неоднакова. Найчастіше зустрічаються середні члени варіаційного ряду, а до обох кінців ряду частота зустріваності зменшується. Розглянемо це на при­кладі мінливості кількості колосків у колосі пшениці. Для вив­чення візьмемо генетично однорідний чистосортний матеріал. Підрахувавши кількість колосків у різних колосах, установимо, що вона варіює від 14 до 20. Візьмемо, не вибираючи, підряд 100 колосів і визначимо частоту зустріваності різних варіант. Ми побачимо, що найчастіше зустрічаються колоси із середньою кількістю колосків (16-18), рідше – з більшою чи меншою кіль­кістю їх. Ось результат одного з таких підрахунків. Кількість колосків у колосі 14 15 16 17 18 19 20

Кількість колосів 2 7 22 32 24 8 5

Верхній ряд цифр – виписані в ряд варіанти від наймен­шої до найбільшої. Нижній ряд – частота зустріваності кожної варіанти. Якщо складемо ряд нижніх цифр, дістанемо 100, що й відповідає числу окремих спостережень. Розподіл варіант у ва­ріаційному ряді можна показати наочно на графіку. Графічне зображення мінливості ознаки, що відбиває і розмах варіацій, і частоту зустріваності окремих варіант, називають варіацій­ною кривою.

Якими ж причинами зумовлений такий розподіл варіант у ва­ріаційному ряді? Причина цього – зовнішнє середовище і реак­ція на нього організму. З початку життя, протягом усього пе­ріоду розвитку і до самої смерті кожний організм зазнає впливу різноманітних факторів середовища. Серед насіння пшениці, висіяного в полі, не можна знайти двох насінин, які б розвива­лися в абсолютно однакових умовах. Глибина загортання в грунт, фізичні властивості грунту, взаємодія і конкуренція із сусідніми рослинами, зволоження, освітленість і т. ін. – все це варіює в різних напрямах і позначається на розвитку фенотипу. Щоб дістати крайній (найбільш виражений або найслабший) розвиток ознаки, усі ці численні фактори середовища повинні діяти при­близно в одному напрямі. Щоб виростити великий колос з ба­гатьма колосками, уся ця сума факторів має бути найсприят­ливішою. Насправді більшість рослин зазнає впливів різного характеру. Одні сприяють розвиткові ознаки, інші затримують його. Фенотип рослин розміщується десь між середніми варіан­тами варіаційного ряду. Чим однорідніші умови розвитку, тим менше виявлена модифікаційна мінливість, тим коротший ва­ріаційний ряд. Чим різноманітніші умови середовища, тим ширша модифікаційна мінливість. Розмах варіацій залежить і від гено­типу. Щоб дати об'єктивну характеристику мінливої ознаки, треба вивчити велику кількість особин і побудувати варіаційну криву. Використовуючи дані варіаційної кривої, визначають середню величину ознаки.

де М – середня величина;

∑ – знак суми;

υ – варіанта;

Р – частота зустріваності варіант;

n – загальне число варіант.