Prirodna i umjetna selekcija, njihove sličnosti i razlike. Prirodni odabir. Materijal za izbor. Osnovni principi odabira materijala Polazni materijal za odabir

Lekcija 5–6. Uzgoj biljaka

Oprema: tablice opće biologije koje prikazuju raznolikost pasmina i sorti, osnovne metode i postignuća oplemenjivanja bilja.

TIJEKOM NASTAVE

I. Provjera znanja

A. Usmena provjera znanja

1. Ch. Darwin o razlozima raznolikosti pasmina i sorti.
2. Oblici umjetne selekcije i njihove karakteristike.
3. Kreativna uloga umjetne selekcije.

B. Rad s karticama

№1. Zašto se pasmina ili sorta može smatrati populacijom koju je stvorio čovjek, tj. populacija nastala voljom i trudom ljudi?

№2. Na primjerima pokazati utjecaj selekcije na smjerove formiranja pasmina i sorti.

№3. Zašto se koristi masovna selekcija za unakrsno oprašene biljke? Proizvodi li masovna selekcija genetski homogen materijal? Zašto je potrebna ponovna selekcija tijekom masovne selekcije?

II. Učenje novog gradiva

1. Značajke biologije biljaka koje se uzimaju u obzir u oplemenjivanju

U uzgoju je potrebno uzeti u obzir sljedeće značajke biologije biljaka:

– visoka plodnost i veliki broj potomaka;
– prisutnost samooplodnih vrsta;
– sposobnost razmnožavanja vegetativnim organima;
– mogućnost umjetnog dobivanja mutantnih oblika.

Ove karakteristike biljaka određuju izbor metoda uzgoja.

2. Križanje kao metoda povećanja raznolikosti materijala za umjetnu selekciju

Glavne metode uzgoja biljaka su hibridizacija i selekcija. Obično se ove metode koriste zajedno. Hibridizacija povećava raznolikost materijala s kojim oplemenjivač radi. Ali sama po sebi, najčešće, ne može dovesti do ciljane promjene svojstava u organizmima, tj. Križanja bez umjetne selekcije su neučinkovita. Križanju prethodi pažljiv odabir roditeljskih parova. Za uspješno pretraživanje, odabir i korištenje izvorne građe od velike su važnosti učenja N.I. Vavilov o središtima podrijetla kultiviranih biljaka, njegovom zakonu homoloških serija u nasljednoj varijabilnosti, ekološkim i geografskim načelima taksonomije biljaka, kao i N.I. Vavilov, njegovi sljedbenici i učenici, zbirka poljoprivrednih biljaka.

Hibridizacija se može provesti prema različitim shemama. Postoje jednostavni (upareni) i složeni (korak, povratak ili povratni križ) križanja.

Jednostavan , ili dvostruki , naziva se križanje dva roditeljska oblika, izvedeno jednom. Raznolikost njih su tzv obostrani(recipročan) križanje. Podsjetimo se da je njihova suština da se provode dva križanja, a očinski oblik prvog križanja koristi se u drugom križanju kao majčinski, a majčinski oblik se koristi, odnosno, kao očinski. Takva se križanja koriste u dva slučaja: kada je razvoj najvrjednijeg svojstva određen citoplazmatskim nasljeđem (na primjer, otpornost na mraz kod nekih sorti ozime pšenice) ili kada zametanje sjemena kod hibrida ovisi o tome hoće li se jedna ili druga sorta uzeti kao majčin ili očinski oblik. Recipročna križanja pokazuju da je ponekad utjecaj citoplazme majčine sorte vrlo značajan.
Tako je u Istraživačkom institutu za uljarice nazvan. V.S. Pustovoit (Krasnodar), kao rezultat recipročnog križanja sorti suncokreta 3519 i 6540, dobiveni su međusortni hibridi, koji su se značajno razlikovali (2,5 puta) u stupnju zaraze metlicom, ovisno o tome koja je sorta uzeta kao majka, a koja - kao očinski oblik. Naravno, u oplemenjivanje su uključeni i hibridi s većom otpornošću na čitle.

Kompleks nazivaju se križanja u kojima se koristi više od dva roditeljska oblika ili se koristi ponovljeno križanje hibridnog potomstva s jednim od roditelja. Postoje stupnjevita i rekurentna složena križanja.
Složena postupna hibridizacija je sustav uzastopnog križanja nastalih hibrida s novim oblicima, kao i hibrida međusobno. Na taj se način najbolje kvalitete mnogih izvornih oblika mogu sakupiti u jednoj sorti. Ovu metodu prvi je razvio i uspješno primijenio poznati sovjetski uzgajivač A.P. Shekhurdin u stvaranju sorti meke proljetne pšenice Lutescens 53/12, Albidum 43, Albidum 24, Steklovidnaya, Saratovskaya 210, Saratovskaya 29 itd., kao i niza sorti durum proljetne pšenice.
Na povratna križanja dobiveni hibridi se križaju s roditeljskim oblikom čiju osobinu žele poboljšati. Ako se takvi križevi više puta ponavljaju, zovu se zasićujući, ili upijajući(povratna križanja). U tom slučaju, hibrid je zasićen genetskim materijalom jednog od roditelja, a genetski materijal drugog roditelja je istisnut (apsorbiran), a jedan ili više gena ostaje u genomu hibrida, odgovoran za neko vrijedno svojstvo , na primjer, otpornost na sušu ili otpornost na jednu od bolesti. Kao donatori takvih svojstava u pravilu se koriste lokalni samonikli oblici, koji su najčešće nisko produktivni, zbog čega uzgajivači moraju pribjegavati povratnim križanjima.

U uzgoju biljaka koriste se sljedeće vrste križanja.

Parenje u srodstvu, ili srodstvo, koriste se kao jedna od faza povećanja produktivnosti. Da bi se to postiglo, provodi se samooprašivanje unakrsno oprašenih biljaka, što dovodi do povećane homozigotnosti. Nakon 3-4 generacije nastaju takozvane čiste linije - genetski homogeni potomci dobiveni individualnom selekcijom od jedne jedinke ili para jedinki u nizu generacija. Mnoge abnormalne osobine su recesivne. U čistim linijama manifestiraju se fenotipski. To dovodi do štetnog učinka, smanjenja održivosti organizama, tzv inbred depresija. No, usprkos nepovoljnom učinku samooprašivanja kod križnooplodnih biljaka, ono se često i uspješno koristi u oplemenjivanju za dobivanje čistih linija. Neophodni su za nasljedno učvršćivanje poželjnih, vrijednih osobina, kao i za međusobno križanje. Kod samooplodnih biljaka ne dolazi do nakupljanja nepovoljnih recesivnih mutacija jer brzo postaju homozigoti i eliminiraju se prirodnom selekcijom.

Međulinijski križanje– unakrsno oprašivanje između različitih samooplodnih linija, zbog čega se u nekim slučajevima pojavljuju međulinijski hibridi visokog prinosa. Na primjer, da bi se dobili međuredni hibridi kukuruza, metlice se beru s odabranih biljaka i, kada se pojave žigovi tučka, oprašuju se peludom iste biljke. Kako bi se spriječilo oprašivanje peludi drugih biljaka, cvatovi su prekriveni papirnatim izolatorima. Na taj način se kroz niz godina dobije nekoliko čistih linija, a zatim se čiste linije međusobno križaju i odabiru one čiji potomci daju najveći prirast prinosa.

Međusortno križanje– međusobno križanje biljaka različitih sorti kako bi se dokazala kombinacijska varijabilnost kod hibrida. Ova vrsta križanja je najčešća u uzgoju i u osnovi je proizvodnje mnogih visokoprinosnih sorti. Također se koristi za samooplodne vrste, poput pšenice. Biljci jedne sorte pšenice odstrane se prašnici cvjetova, pored nje se u teglu s vodom stavi biljka druge sorte i obje biljke prekriju zajedničkim izolatorom. Kao rezultat, dobiva se hibridno sjeme koje kombinira karakteristike različitih sorti koje je oplemenjivač želio.

Daleka hibridizacija- križanje biljaka različitih vrsta, a ponekad i rodova, pridonoseći stvaranju novih oblika. Obično se križanje događa unutar vrste. Ali ponekad je moguće dobiti hibride križanjem biljaka različitih vrsta istog roda ili čak različitih rodova. Tako postoje hibridi raži i pšenice, pšenice i divlje trave Aegilops. Međutim, udaljeni hibridi su obično sterilni. Glavni uzroci neplodnosti:

– kod udaljenih hibrida obično je nemoguć normalan tijek sazrijevanja spolnih stanica;
– kromosomi obiju roditeljskih biljnih vrsta toliko su različiti jedni drugima da se ne mogu konjugirati, zbog čega ne dolazi do normalnog smanjenja njihova broja, a proces mejoze je poremećen.

Ti se poremećaji pokazuju još značajnijima kada se vrste križanja razlikuju u broju kromosoma (na primjer, diploidni broj kromosoma u raži je 14, u krušnoj pšenici - 42). Postoje mnoge kultivirane biljke nastale kao rezultat udaljene hibridizacije. Na primjer, kao rezultat dugogodišnjeg rada akademika N.V. Tsitsin i njegovi kolege dobili su vrijedne sorte žitarica na temelju hibridizacije pšenice s višegodišnjim korovom pšeničnom travom. Kao rezultat hibridizacije pšenice s raži (ovi su hibridi obično sterilni) dobivena je nova kultivirana biljka nazvana tritikale (lat. triticum- pšenica, secal– raž). Ova biljka je vrlo perspektivna kao stočna hrana i žitarica, daje visoke prinose i otporna je na nepovoljne utjecaje iz okoliša.

3. Fenomen hibridne bujnosti i njegove genetske osnove

Još sredinom 18.st. Ruski akademik I. Kelreuter skrenuo je pozornost na činjenicu da su u nekim slučajevima, kod križanja biljaka, hibridi prve generacije mnogo snažniji od roditeljskih oblika. Tada je Charles Darwin zaključio da je hibridizacija u mnogim slučajevima popraćena snažnijim razvojem hibridnih organizama. Veća održivost i produktivnost hibrida prve generacije u usporedbi s križanim roditeljskim oblicima tzv. heterozis. Kod križanja pasmina kod životinja, sorti i čistih linija kod biljaka može doći do heteroze. Tako međusortni hibrid kukuruza Grushevskaya i Dnepropetrovskaya daje povećanje prinosa od 8-9%, a međulinijski hibrid dviju samooplodnih linija istih sorti daje povećanje prinosa od 25-30%. Slučajevi heterozisa poznati su i kod udaljenih križanja vrsta i rodova biljaka i životinja.

Dakle, fenomen heterozisa kao nasljednog izraza učinaka hibridizacije poznat je već duže vrijeme. Međutim, njegova uporaba u procesu uzgoja počela je relativno nedavno, 1930-ih. Otkriće i razumijevanje fenomena heterozisa omogućilo je određivanje novog smjera u procesu selekcije - stvaranje visokoproduktivnih hibrida biljaka i životinja.

Novo razdoblje u proučavanju fenomena heterozisa počinje 20-ih godina. XX. stoljeća iz radova američkih genetičara J. Schella, E. Easta, R. Hella, D. Jonesa. Kao rezultat njihovog rada u kukuruzu, samooprašivanjem, dobivene su samooplodne linije koje su se od izvornih biljaka razlikovale po smanjenoj produktivnosti i održivosti, tj. teška inbreeding depresija. Ali kada je Schell međusobno križao čiste linije, neočekivano je dobio vrlo moćne hibride prve generacije, znatno superiornije u svim parametrima produktivnosti i od izvornih linija i od sorti iz kojih su te linije dobivene samooprašivanjem. Ovim radovima započela je široka primjena heterozisa u procesu oplemenjivanja.

Čime se objašnjava pojava heterozisa, tj. moć hibrida, s genetske točke gledišta? Genetičari su predložili nekoliko hipoteza da to objasne. Najčešća su sljedeća dva.

Hipoteza dominacije razvio američki genetičar D. Jones. Temelji se na ideji povoljnog djelovanja dominantnih gena u homozigotnom ili heterozigotnom stanju. Ako križani oblici imaju samo dva dominantna gena s korisnim djelovanjem ( AAbbCCdd x aaBBccDD), tada hibrid ima četiri ( AaBbCcDd), bez obzira jesu li u homozigotnom ili heterozigotnom stanju. To, prema pristašama ove hipoteze, određuje heterozis hibrida, tj. njegove prednosti u odnosu na izvorne oblike.

Hipoteza nadmoćnosti predložili američki genetičari J. Shell i E. East. Temelji se na spoznaji da heterozigotna stanja za jedan ili više gena daju prednost u odnosu na homozigotna stanja za jedan ili više gena. Dijagram koji ilustrira hipotezu o nadmoćnosti u jednom genu prilično je jednostavan. To pokazuje da je heterozigotno stanje za gen Ahh ima prednosti u sintezi genski kontroliranog produkta nad homozigotima za alele ovog gena. Počevši od druge generacije hibrida, učinak heterozisa blijedi, jer neki geni postaju homozigotni:

P – Ahh x Ahh;
F2 – AA; 2Ahh; ahh.

Postoji niz drugih hipoteza heterozisa. Najzanimljiviji od njih, kompenzacijski genski kompleks hipoteza, predložio je domaći genetičar V.A. Strunnikov. Njegova se suština svodi na sljedeće. Neka se pojave mutacije koje uvelike smanjuju sposobnost preživljavanja i produktivnost. Kao rezultat selekcije, u homozigota se formira kompenzacijski kompleks gena koji u velikoj mjeri neutralizira štetne učinke mutacija. Ako zatim križate takav mutirani oblik s normalnim (bez mutacija) i time prenesete mutacije u heterozigotno stanje, tj. neutraliziraju njihov učinak s normalnim alelom, tada će kompenzacijski kompleks koji se razvio u odnosu na mutacije osigurati heterozis.

Dakle, unatoč činjenici da genetska osnova heterozisa još nije u potpunosti razjašnjena, jedno je sigurno: visoka heterozigotnost igra pozitivnu ulogu u hibridima, što dovodi do povećane fiziološke aktivnosti.

4. Prevladavanje neplodnosti međuvrsnih biljnih hibrida

Udaljena hibridizacija nema široku primjenu u uzgoju zbog sterilnosti dobivenih hibrida. Jedno od izvanrednih postignuća moderne genetike i selekcije bio je razvoj metode za prevladavanje neplodnosti međuvrsnih hibrida, što je u nekim slučajevima dovelo do proizvodnje hibrida koji se normalno razmnožavaju. To je prvi put postignuto 1922.–1924. Ruski genetičar, učenik N.I. Vavilov, Georgij Dmitrijevič Karpečenko (1899–1942) pri križanju rotkvice i kupusa. Obje ove vrste imaju (u diploidnom setu) 18 kromosoma. Sukladno tome, njihove gamete nose 9 kromosoma (haploidni set). Hibrid ima 18 kromosoma, ali je potpuno sterilan, jer... “rijetki” i “kupus” kromosomi ne konjugiraju jedan s drugim u mejozi.

Hibrid kupusa i maline (raphanobrassica)

G.D. Karpechenko je pomoću kolhicina udvostručio broj kromosoma hibrida. Kao rezultat toga, hibridni organizam imao je 36 kromosoma, koji se sastojao od dva kompletna diploidna seta rotkvice i kupusa. Time su stvorene normalne prilike za mejozu, jer Svaki je kromosom imao par. Kromosomi "kupusa" bili su konjugirani s kromosomima "kupusa", a "rijetki" kromosomi s "rijetkim" kromosomima. Svaka gameta je nosila jedan haploidni set rotkvice i kupusa (9 + 9 = 18). Nazivaju se vrste u kojima je došlo do kombinacije različitih genoma u jednom organizmu, a zatim do njihovog višestrukog povećanja alopoliploidi. Zigota je ponovno imala 36 kromosoma.

Tako je dobiveni hibrid kupusa i rotkvice, nazvan Raphanobrassica, postao plodan. Hibrid se nije podijelio na roditeljske oblike, jer Kromosomi rotkvice i kupusa uvijek su završavali zajedno. Ova umjetna biljka nije bila ni rotkvica ni kupus. Mahune su se sastojale od dvije polovice, od kojih je jedna podsjećala na mahunu kupusa, a druga na rotkvicu. Daleka hibridizacija u kombinaciji s udvostručenjem broja kromosoma (poliploidija) dovela je do obnove plodnosti.

G.D. Karpechenko je prvi jasno pokazao odnos između udaljene hibridizacije i poliploidije u dobivanju plodnih oblika. To ima goleme implikacije i na evoluciju i na selekciju.

5. Korištenje somatskih mutacija u oplemenjivanju biljaka

Korištenje somatskih mutacija primjenjivo je za selekciju vegetativno razmnoženih biljaka. Uz pomoć vegetativnog razmnožavanja moguće je sačuvati korisnu somatsku mutaciju ili sačuvati i razmnožiti bilo koji heterozigotni oblik koji ima gospodarski korisna svojstva. Na primjer, samo vegetativnim razmnožavanjem očuvana su svojstva mnogih sorti voća i bobičastog voća. Tijekom spolnog razmnožavanja, svojstva sorti koje se sastoje od heterozigotnih jedinki nisu sačuvana i oni se cijepaju.

6. Umjetna selekcija u oplemenjivanju bilja

Kao što smo već rekli, hibridizacija je učinkovita u selekciji samo u kombinaciji sa selekcijom. U uzgoju biljaka koristi se i masovna i pojedinačna selekcija.

Prilikom masovne selekcije, iz velikog broja jedinki, čiji su genotipovi nepoznati, odabire se skupina biljaka s najboljim fenotipovima. Masovna selekcija provodi se među biljkama koje se unakrsno oprašuju. Zajednički uzgoj odabranih biljaka potiče njihovo slobodno križanje, što dovodi do heterozigotnosti jedinki. Masovna selekcija provodi se opetovano u nizu sljedećih generacija. Koristi se kada je potrebno relativno brzo poboljšati određenu sortu. Ali prisutnost varijabilnosti modifikacije smanjuje vrijednost sorti uzgojenih masovnom selekcijom.

Individualna selekcija u oplemenjivanju bilja koristi se kao način očuvanja najboljih biljaka za razmnožavanje. Uzgajaju se izolirano jedni od drugih kako bi se identificirale vrijedne osobine u potomstvu usporedbom s izvornim oblicima i međusobno. Kao što već znamo, najčešće su objekt individualne selekcije samooplodne biljke, a rezultat su čiste linije.

7. Uloga prirodne selekcije u oplemenjivanju bilja

Prirodna selekcija igra odlučujuću ulogu u selekciji. Na svaku biljku tijekom svog života djeluje cijeli niz čimbenika iz okoliša, a mora biti otporna na štetnike i bolesti te prilagođena određenom temperaturnom i vodnom režimu. Stoga, zahvaljujući prirodnoj selekciji, jedinke razvijaju prilagodbe svojoj okolini. Ne mogu postojati uzgojene biljke koje su jednako produktivne ni na jednom području. Pod utjecajem prirodne selekcije dolazi do zoniranja sorti.

8. Inducirana mutageneza, poliploidija i njihova primjena u oplemenjivanju bilja

Inducirana mutageneza temelji se na izlaganju tijela različitim zračenjima i kemijskim mutagenima kako bi se proizvele mutacije. Mutageni omogućuju dobivanje širokog spektra različitih mutacija. Od 1 tisuće umjetno dobivenih mutacija, 1-2 tisuće ispadaju korisnima. Ali u ovom slučaju nužna je stroga individualna selekcija mutantnih oblika i daljnji rad s njima.

Metode mutageneze uspješno se koriste u oplemenjivanju biljaka. Danas je u svijetu stvoreno više od tisuću sorti koje potječu od pojedinačnih mutantnih biljaka dobivenih umjetnom mutagenezom. Poznata sorta proljetne pšenice Novosibirskaya 67 dobivena je u Institutu za citologiju i genetiku SB RAS nakon tretiranja sjemena izvornog materijala sorte Novosibirskaya 7 rendgenskim zrakama. Ova sorta ima kratku i jaku slamu koja štiti biljke od polijeganja tijekom žetve.

Metoda dobivanja poliploidnih oblika također se široko koristi u uzgoju biljaka. Poliploidija je vrsta genomske mutacije i sastoji se od višestrukog povećanja broja kromosoma u odnosu na haploid. Poliploidni oblici mogu se dobiti tretiranjem sjemena kolhicinom tijekom klijanja.

Višestruko povećanje broja kromosoma prati povećanje težine sjemena i plodova, što dovodi do povećanja prinosa poljoprivrednih biljaka. O ulozi metode dobivanja poliploida u oplemenjivanju biljaka rječito je govorio akademik P.M. Žukovski: “Čovječanstvo se hrani i odijeva uglavnom proizvodima poliploidije.” U Rusiji su raširene eksperimentalno dobivene poliploidne sorte krumpira, pšenice, šećerne repe, heljde i drugih kultiviranih biljaka.

III. Konsolidacija znanja

Sažimanje razgovora uz učenje novog gradiva.

IV. Domaća zadaća

Proučiti paragraf iz udžbenika (značajke biologije biljaka koje se uzimaju u obzir u oplemenjivanju, osnovne metode oplemenjivanja biljaka i njihove karakteristike).

Nastavit će se

Umjetna selekcija. Da bi potkrijepio povijesno načelo razvoja žive prirode, Darwin je duboko proučavao stoljetnu praksu poljoprivrede i stočarstva i došao do zaključka: raznolikost pasmina domaćih životinja i sorti kultiviranih biljaka rezultat je varijabilnosti, nasljeđa i umjetna selekcija.

Umjetnu selekciju provodi osoba i može biti dvojaka: svjesna (metodična) - u skladu s ciljem koji si uzgajivač postavlja, i nesvjesna, kada osoba ne postavlja cilj uzgoja pasmine ili sorte s unaprijed određenim svojstvima. , nego jednostavno eliminira one manje vrijedne pojedince i ostavlja one najbolje za pleme. Ljudi su tisućljećima provodili nesvjesnu selekciju: čak su i divljaci za vrijeme gladi plemenu ostavljali korisnije životinje, a manje vrijedne ubijali. U nepovoljnim razdobljima primitivni čovjek je prije svega konzumirao nezrele plodove ili sitnije sjemenke, au ovom slučaju je također vršio selekciju, ali nesvjesno. U svim slučajevima takve selekcije sačuvani su najproduktivniji oblici životinja i produktivniji varijeteti biljaka, iako je čovjek ovdje djelovao kao čimbenik slijepe selekcije, kao i svaki drugi čimbenik okoliša. .1

Kroz stoljeća umjetne selekcije razvijeni su mnogi vrijedni oblici. Konkretno, do sredine 19. stoljeća. U poljoprivrednoj praksi registrirano je više od 300 sorti pšenice, u pustinjama Sjeverne Afrike uzgajalo se 38 sorti datulje, u Polineziji 24 vrste kruhovca i isto toliko sorti banana, au 63 vrste bambusa. Kina. Bilo je oko 1000 sorti grožđa, više od 300 ogrozda, oko 400 pasmina goveda, 250 pasmina ovaca, 350 pasmina pasa, 150 pasmina golubova, mnoge vrijedne pasmine kunića, kokoši, pataka itd. Pobornici postojanosti vrsta vjeruje da svaka takva sorta ili pasmina potječe od svog izravnog pretka. Međutim, Darwin je dokazao da je izvor raznolikosti životinjskih pasmina i sorti kultiviranih biljaka jedan ili mali broj divljih predaka, čije je potomke čovjek transformirao u različitim smjerovima u skladu sa svojim ekonomskim ciljevima, ukusima i interesima. Istodobno, uzgajivač je koristio nasljednu varijabilnost svojstvenu odabranim oblicima.

Darwin je razlikovao određenu (koja se danas naziva modifikacija) i neodređenu varijabilnost. Uz određenu, ili grupnu, varijabilnost, svi ili gotovo svi potomci jedinki izloženih istim uvjetima mijenjaju se u jednom smjeru; na primjer, kada nedostaje hrane, životinje gube na težini, sisavci imaju gušće krzno, itd. Nesigurna, ili individualna, varijabilnost javlja se u beskrajno raznolikim, često jedva primjetnim, nasumičnim, višesmjernim odstupanjima pojedinih jedinki koje žive. zajedno, unutar jedne vrste, jedne pasmine, jedne vrste. Trenutno se ovaj oblik varijabilnosti naziva genotipski. Varijabilnost se prenosi na potomstvo ne samo tijekom spolnog razmnožavanja, već i tijekom vegetativnog razmnožavanja: često biljka izraste izdanke s novim svojstvima ili razvije pupoljke iz kojih nastaju plodovi novih kvaliteta (grožđe, ogrozd) - rezultat mutacije u somatska stanica pupoljka.

U fenomenima varijabilnosti, Darwin je otkrio niz važnih obrazaca, naime: kad se jedan organ ili karakteristika promijeni, mogu se promijeniti i drugi. Na primjer, kresta se razvija na mjestu pričvršćivanja vježbanog mišića za kost; kod ptica močvarica vrat se produljuje istovremeno s produljenjem udova; debljina dlake kod ovaca se mijenja u skladu s povećanjem debljine koža. Takva se varijabilnost naziva korelativna ili korelativna. Na temelju korelativne varijabilnosti uzgajivač može predvidjeti određena odstupanja od izvornog oblika i provesti selekciju u željenom smjeru.

Prirodni odabir Za razliku od umjetnog, provodi se u samoj prirodi i sastoji se u odabiru unutar vrste najprilagođenijih jedinki uvjetima određenog okoliša. Darwin je otkrio određeno zajedništvo u mehanizmima umjetne i prirodne selekcije: u prvom obliku selekcije svjesna ili nesvjesna volja čovjeka utjelovljena je u rezultatima, u drugom prevladavaju zakoni prirode. U oba slučaja nastaju novi oblici, no umjetnom selekcijom, unatoč činjenici da varijabilnost utječe na sve organe i svojstva životinja i biljaka, nastale pasmine životinja i biljne sorte zadržavaju svojstva korisna za ljude, ali ne i za same organizme. . Naprotiv, prirodna selekcija čuva jedinke čije su promjene korisne za vlastitu egzistenciju u danim uvjetima.

U prirodi se stalno opaža određena i neodređena varijabilnost. Njegov intenzitet ovdje je manje izražen nego kod domaćih oblika, jer se promjena prirodnog okoliša događa neprimjetno i izuzetno sporo. Pojavljujuća kvalitativna heterogenost jedinki unutar vrste, takoreći, dovodi mnoge "kandidate" u evolucijsku arenu, dopuštajući prirodnoj selekciji da odbaci one manje prilagođene preživljavanju. Proces prirodnog "odstrela", prema Darwinu, provodi se na temelju varijabilnosti, borbe za opstanak i prirodne selekcije. Materijal za prirodnu selekciju daje nesigurna (genotipska) varijabilnost organizama. Iz tog razloga potomci bilo kojeg para divljih (kao i domaćih) organizama ispadaju heterogeni. Ako su promjene korisne, povećavaju se šanse za preživljavanje i razmnožavanje. Svaka promjena štetna za tijelo neizbježno će dovesti do njegovog uništenja ili nemogućnosti da ostavi potomstvo. Opstanak ili smrt pojedinca konačni je rezultat “borbe za opstanak”, koju je Darwin shvaćao ne u doslovnom, već u prenesenom smislu. Razlikovao je tri oblika borbe za opstanak:

A) intraspecifični - najžešći, budući da jedinke iste vrste trebaju slične izvore hrane, koji su također ograničeni, slične uvjete za reprodukciju, identična skloništa;

C) borba živih organizama s čimbenicima nežive prirode - uvjeti okoliša tijekom suše, poplave, ranog mraza, tuče, mnoge male životinje, ptice, crvi, kukci, trave umiru.

Kao rezultat svih ovih složenih odnosa, mnogi organizmi umiru ili, budući da su oslabljeni, ne ostavljaju potomke. Preživljavaju jedinke koje imaju barem minimalne korisne promjene. Adaptivna svojstva i svojstva ne nastaju odmah, nego se akumuliraju prirodnom selekcijom iz generacije u generaciju, što dovodi do toga da se potomci razlikuju od svojih predaka na vrstama i višim sustavnim razinama.

Borba za opstanak neizbježna je zbog intenzivnog razmnožavanja koje postoji u prirodi. Ovaj obrazac ne poznaje iznimke. Uvijek se rodi više organizama nego onih koji mogu preživjeti do odrasle dobi i ostaviti potomke. Izračuni pokazuju: kad bi svi rođeni miševi preživjeli, tada bi u roku od sedam godina potomci jednog para zauzeli cijelu kopnenu masu svijeta. Ženka bakalara polaže do 10 milijuna jajašaca odjednom, jedna biljka pastirske torbice proizvodi 73 tisuće sjemenki, kokošinjac - 446 500 itd. Međutim, "geometrijska progresija reprodukcije" nikada se ne događa, jer postoji borba za prostor između organizama , hrana, sklonište od neprijatelja, natjecanje u izboru spolnog partnera, borba za preživljavanje s fluktuacijama temperature, vlage, osvjetljenja itd. U toj “bitci” većina rođenih umire ne ostavljajući potomstvo, pa samim tim i u prirodi broj jedinki svake vrste u prosjeku ostaje konstantan.

Tablica Oblici odabira (T.L. Bogdanova. Biologija. Zadaci i vježbe. Vodič za kandidate za sveučilišta. M., 1991.)

Koje su sličnosti i razlike između prirodne i umjetne selekcije?

Prirodna i umjetna selekcija temelji se na nasljednoj varijabilnosti. Kao rezultat prirodnog i umjetnog odabira nastaju novi oblici živih bića: vrste, sorte biljaka i pasmine životinja.
U prirodnoj selekciji kriterij je korisnost novog svojstva za vrstu, za život njezinih jedinki u određenim uvjetima. Tako prirodna selekcija djeluje u korist vrste.
Kod umjetne selekcije kriterij je korisnost novog svojstva za osobu, a to svojstvo može biti čak i štetno za organizam. Stoga većina pasmina i sorti koje je čovjek umjetno dobio ne može preživjeti u prirodnim uvjetima i njihovo postojanje podupire čovjek. Prirodna selekcija na Zemlji se javlja od trenutka kada se na njoj pojavi prvo živo biće. Umjetna selekcija nastala je nedavno, kada su ljudi počeli uzgajati domaće životinje i baviti se poljoprivredom.

Usporedba umjetne i prirodne selekcije

1. Prirodna selekcija - proces preživljavanja jedinki s nasljednim promjenama koje su korisne u danim okolišnim uvjetima i ostavljanje potomstva po njima - glavna je pokretačka snaga evolucije. Neusmjerenost nasljednih promjena, njihova raznolikost, prevladavanje štetnih mutacija i usmjeravanje prirodne selekcije – očuvanje jedinki samo s nasljednim promjenama koje su korisne u određenom okruženju.

2. Umjetna selekcija je glavna metoda selekcije, koja se bavi razvojem novih sorti biljaka i životinjskih pasmina. Umjetna selekcija je očuvanje od strane čovjeka za kasniju reprodukciju jedinki s nasljednim promjenama od interesa za uzgoj.
31. Raznolikost biljnih sorti i životinjskih pasmina rezultat je oplemenjivačkog rada znanstvenika. Doktrina N. I. Vavilova o središtima podrijetla i raznolikosti kultiviranih biljaka.

1. Selekcija je znanost o stvaranju novih sorti biljaka i životinjskih pasmina. Pasmina (varijetet) je umjetno stvorena populacija koja se odlikuje nasljednim biološkim karakteristikama, morfološkim i fiziološkim karakteristikama te proizvodnošću. 2. Charles Darwin utemeljitelj je znanosti o selekciji, koji je potkrijepio važnost nasljedne varijabilnosti i umjetne selekcije u stvaranju novih sorti i pasmina.

3. Doprinos N.I. Vavilova razvoju znanosti o selekciji i razvoju njezinih zadataka. Opravdanje N. I. Vavilova za potrebu korištenja zakona genetike kao znanstvene osnove selekcije. Njegovo proučavanje i stvaranje zbirke sortne i specijske raznolikosti biljaka kao izvornog materijala za selekciju.

4. N. I. Vavillov zakon o homološkim nizovima u nasljednoj varijabilnosti, njegov značaj za selekciju: identifikacija sličnih nasljednih promjena u organizmima sličnih vrsta.

5. N.I. Vavilov proučava raznolikost vrsta. Bogatstvo genofonda divljih vrsta, višak genofonda biljnih sorti i pasmina životinja, potreba proučavanja globalnog bogatstva vrsta za selekciju.

6. Doktrina N. I. Vavilova o centrima raznolikosti i podrijetlu kultiviranih biljaka. Središta podrijetla kultiviranih biljaka uglavnom su planinska područja, drevna središta poljoprivrede, obilježena raznolikošću vrsta, sorti i domovine biljnih sorti. Glavna središta podrijetla kultiviranih biljaka.

7. Značaj selekcije je stvaranje širokog spektra visokoproduktivnih biljnih sorti, poliploidnih oblika pogodnih za uzgoj u različitim klimatskim uvjetima, kao i pasmina životinja, visokoproduktivnih hibridnih oblika, brojlera i dr.

1. Prirodna selekcija - proces preživljavanja jedinki s nasljednim promjenama koje su korisne u danim okolišnim uvjetima i ostavljanje potomstva po njima - glavna je pokretačka snaga evolucije. Neusmjerenost nasljednih promjena, njihova raznolikost, prevladavanje štetnih mutacija i usmjeravanje prirodne selekcije – očuvanje jedinki samo s nasljednim promjenama koje su korisne u određenom okruženju.

2. Umjetna selekcija je glavna metoda selekcije, koja se bavi razvojem novih sorti biljaka i životinjskih pasmina. Umjetna selekcija je očuvanje od strane čovjeka za kasniju reprodukciju jedinki s nasljednim promjenama od interesa za uzgoj.

3. Usporedba prirodne i umjetne selekcije.

4. Uloga prirodne selekcije u stvaranju novih sorti biljaka i životinjskih pasmina je povećanje njihove prilagodljivosti okolišnim uvjetima.

36. Osnovne metode selekcije životinja.

Stvaranje pasmina domaćih životinja počelo je nakon njihove pripitomljavanja i pripitomljavanja, koje je započelo prije 10-12 tisuća godina. Držanje u zatočeništvu smanjuje učinak stabilizirajućeg oblika prirodne selekcije. Različiti oblici umjetne selekcije (najprije nesvjesne, a zatim metodične) dovode do stvaranja čitavog niza pasmina domaćih životinja.

Uzgoj životinja, u usporedbi s uzgojem biljaka, ima niz značajki. Prvo, životinje karakterizira uglavnom spolna reprodukcija, stoga je svaka pasmina složen heterozigotni sustav. Procjena kvaliteta mužjaka koje se kod njih ne očituju izvana (proizvodnja jaja, proizvodnja masnog mlijeka) ocjenjuje se potomstvom i rodovnicom. Drugo, često imaju kasnu spolnu zrelost, promjena generacija događa se nakon nekoliko godina. Treće, potomstvo je malo.

Glavne metode selekcije životinja su hibridizacija i selekcija. Postoje iste metode križanja - inbreeding, srodstvo, i nepovezano - autbreeding. Parenje u srodstvu, kao i kod biljaka, dovodi do depresija. Odabir od životinja provodi se prema vanjski(određeni parametri vanjske strukture), jer Upravo je to kriterij za pasminu.

1. Intrabreeding: usmjerena na očuvanje i unapređenje pasmine. U praksi se izražava u odabiru najboljih proizvođača, uništavanju jedinki koje ne zadovoljavaju zahtjeve pasmine. U uzgojnim farmama vode se matične knjige koje odražavaju rodovnicu, građu i produktivnost životinja tijekom mnogih generacija.

2. Križanje koristi za stvaranje nove pasmine. U ovom slučaju često se provodi inbreeding, roditelji se križaju s potomcima, braća sa sestrama, to pomaže u dobivanju većeg broja jedinki sa željenim svojstvima. Parenje u srodstvu prati stroga stalna selekcija; obično se dobije nekoliko linija, zatim se križaju različite linije.

Dobar primjer je pasmina svinja koju je uzgojio akademik M. F. Ivanov - ukrajinska bijela stepa. Prilikom stvaranja ove pasmine korištene su krmače lokalnih ukrajinskih svinja male težine i niske kvalitete mesa i masti, ali dobro prilagođene lokalnim uvjetima. Muški očevi bili su nerastovi bijele engleske pasmine. Hibridni podmladak ponovno je križan s engleskim nerastovima, korišten je inbreeding u nekoliko generacija, dobivene su čiste linije čijim križanjem su dobiveni preci nove pasmine, koji se po kvaliteti mesa i težini nisu razlikovali od engleske pasmine, i u izdržljivosti - od ukrajinskih svinja.

3. Korištenje efekta heterozisa. Često se tijekom križanja pojavljuje učinak heteroze u prvoj generaciji; heterotične životinje odlikuju se ranom zrelošću i povećanom produktivnošću mesa. Na primjer, križanjem dviju mesnih pasmina kokoši dobivaju se heterotični tovni pilići; križanjem pasmina svinja Berkshire i Duroc Jersey dobivaju se rano zrele svinje velike težine i dobre kvalitete mesa i masti.

4. Test potomstva provodi se radi selekcije mužjaka koji ne pokazuju određene kvalitete (mliječnost i masnoća bikova, proizvodnja jaja pijetlova). Da bi se to postiglo, mužjaci se križaju s nekoliko ženki, procjenjuju se produktivnost i druge kvalitete kćeri, uspoređujući ih s majčinom i s prosječnom pasminom.

5. Umjetna oplodnja koristi se za dobivanje potomaka od najboljih muških bikova, posebno jer se zametne stanice mogu pohraniti na temperaturi tekućeg dušika bilo koje vrijeme.

6. Korištenje hormonske superovulacije i transplantacije Deseci embrija godišnje se mogu uzeti od izvanrednih krava i zatim implantirati u druge krave; embriji se također pohranjuju na temperaturi tekućeg dušika. To omogućuje povećanje broja potomaka od izvanrednih bikova nekoliko puta.

7. Daljinska hibridizacija, međuvrsno križanje, poznato je od davnina. Najčešće su interspecifični hibridi sterilni, njihova mejoza je poremećena, što dovodi do poremećaja gametogeneze. Od davnina ljudi koriste hibrid kobile i magarca - mazgu, koja se odlikuje izdržljivošću i dugovječnošću. Ali ponekad se gametogeneza u udaljenim hibridima odvija normalno, što je omogućilo dobivanje novih vrijednih pasmina životinja. Primjer su arharomerinos, koji, poput argalija, mogu pasti visoko u planinama, te poput merino ovaca daju dobru vunu. Plodni hibridi dobiveni su križanjem domaćih goveda s jakovima i zebuima. Križanjem beluge i sterleta dobiva se plodni hibrid - bester, tvor i kune - honorik, produktivni hibrid je između šarana i karasa.