Il periodo moderno di sviluppo della selezione inizia con la formazione nuova scienza– genetica. La genetica è una scienza che studia l’ereditarietà e la variabilità degli organismi. Un contributo molto importante alla spiegazione dell'essenza dell'ereditarietà fu dato da G. Mendel (1822-1884), i cui esperimenti sull'incrocio di piante costituiscono la base della maggior parte della ricerca moderna sull'ereditarietà. Di nazionalità ceca, monaco del monastero francescano di Brunn (oggi Brno), insegnò anche G. Mendel scienze naturali in una vera scuola ed era molto interessato al giardinaggio. Per molti anni ha dedicato tutto il suo tempo libero a esperimenti di incrocio di varie piante coltivate. Di conseguenza, sono stati scoperti modelli di trasmissione dei tratti alla prole. G. Mendel riferì i suoi risultati ad una riunione della “Società degli scienziati naturali” a Brno, e poi li pubblicò nel 1866 in lavori scientifici oh questa Società. Tuttavia, queste disposizioni contraddicevano le idee allora esistenti sull’ereditarietà e quindi ricevettero riconoscimento 34 anni dopo la loro riscoperta.

Nel 1900 apparvero contemporaneamente tre lavori, eseguiti da tre genetisti: Hugo de Vries dall'Olanda, K. Correns dalla Germania ed E. Cermak dall'Austria. Hanno confermato le leggi dell'ereditarietà scoperte da G. Mendel.

Il lavoro pubblicato di de Vries, Correns e Cermak è solitamente chiamato la riscoperta delle leggi di Mendel e il 1900 è considerata la data ufficiale dell'inizio dell'esistenza della genetica sperimentale come scienza indipendente.

La genetica come scienza indipendente fu separata dalla biologia su suggerimento dello scienziato inglese Bateson nel 1907. Ha anche suggerito il nome della scienza: genetica.

Dalla riscoperta delle leggi di Mendel, N.P Dubinin (1986) distingue tre fasi nello sviluppo della genetica.

Prima fase - Questa è l'era della genetica classica, che durò dal 1900 al 1930. Questo fu il momento della creazione della teoria genetica e della teoria cromosomica dell'ereditarietà. Essenziale Svilupparono anche la dottrina del fenotipo e del genotipo, l'interazione dei geni, i principi genetici della selezione individuale nell'allevamento e la dottrina della mobilitazione delle riserve genetiche del pianeta a fini di selezione. Alcune delle scoperte di questo periodo meritano una menzione speciale.

Il biologo tedesco August Weismann (1834-1914) creò una teoria che in gran parte anticipava teoria dei cromosomi eredità.

Le ipotesi di Weisman sul significato di divisione riduttiva. Inoltre, ha distinto tra tratti ereditari e tratti acquisiti sotto l'influenza di condizioni esterne o esercizio fisico

A. Weisman ha cercato di dimostrare sperimentalmente la non ereditarietà del danno meccanico (per generazioni le ha tagliato la coda, ma non ha ottenuto una prole senza coda).

Successivamente, il concetto generale di A. Weisman è stato perfezionato tenendo conto dei dati citologici e delle informazioni sul ruolo del nucleo nell’ereditarietà dei caratteri. In generale, fu il primo a dimostrare l'impossibilità di ereditare i caratteri acquisiti durante l'ontogenesi, e sottolineò l'autonomia delle cellule germinali, e dimostrò anche significato biologico riduzione del numero di cromosomi nella meiosi come meccanismo per mantenere la costanza dell'insieme cromosomico diploide della specie e base della variabilità combinatoria.

Nel 1901 G. De Vries formulò una teoria della mutazione che coincide in gran parte con la teoria dell'eterogenesi (1899) del botanico russo S. I. Korzhinsky (1861–1900). Secondo la teoria della mutazione di Korzhinsky - De Vries, i caratteri ereditari non sono assolutamente costanti, ma possono cambiare bruscamente a causa di cambiamenti - mutazioni delle loro inclinazioni.

La pietra miliare più importante nello sviluppo della genetica - la creazione della teoria cromosomica dell'ereditarietà - è associata al nome dell'embriologo e genetista americano Thomas Gent Morgan (1866-1945) e della sua scuola. Basato su esperimenti con i moscerini della frutta... Drosophila melanogaster Verso la metà degli anni '20 del nostro secolo, Morgan formò l'idea della disposizione lineare dei geni nei cromosomi e creò la prima versione della teoria del gene, il vettore elementare delle informazioni ereditarie. Il problema genetico è diventato il problema centrale della genetica. Attualmente è in fase di sviluppo.

La sua continuazione della dottrina di variabilità ereditaria ricevuto nei lavori dello scienziato sovietico Nikolai Ivanovich Vavilov (1887-1943), che formulò la legge delle serie omologiche della variabilità ereditaria nel 1920. Questa legge riassumeva un'enorme quantità di materiale sul parallelismo della variabilità di generi e specie vicini, collegando così sistematica e genetica. La legge costituì un passo importante verso la successiva sintesi tra genetica e insegnamento evoluzionistico. N.I. Vavilov creò anche la teoria dei centri genetici delle piante coltivate, che facilitò notevolmente la ricerca e l'introduzione dei genotipi vegetali necessari.

Nello stesso periodo iniziarono a svilupparsi rapidamente anche altri settori della genetica importanti per l’agricoltura. Questi includono lavori sullo studio dei modelli di ereditarietà dei tratti quantitativi (in particolare, studi del genetista svedese G. Nilsson-Ehle), sulla delucidazione del potere ibrido - eterosi (lavori dei genetisti americani E. East e D. Jones), sull'ibridazione interspecifica delle piante da frutto (I. V. Michurin in Russia e L. Burbank negli USA), numerosi studi sulla genetica privata diversi tipi piante coltivate e animali domestici.

Anche la formazione della genetica nell'URSS appartiene a questa fase. Negli anni successivi all'ottobre emersero tre scuole genetiche, guidate da eminenti scienziati: N.K Koltsov (1872–1940) a Mosca, Yu.A. Filipchenko (1882–1930) e N.I ruolo importante nello sviluppo della ricerca genetica.

Seconda fase, - Questa è la fase del neoclassicismo in genetica, che durò dal 1930 al 1953. Inizio seconda fase può essere associato alla scoperta di O. Avery nel 1944 della sostanza dell'ereditarietà: l'acido desossiribonucleico (DNA).

Questa scoperta simboleggiava l'inizio di una nuova fase nella genetica: la nascita della genetica molecolare, che costituì la base per una serie di scoperte nella biologia del 20 ° secolo.

In questi anni si scoprì la possibilità di provocare artificialmente cambiamenti nei geni e nei cromosomi (mutagenesi sperimentale); si è scoperto che il gene lo è sistema complesso, schiacciato a pezzi; i principi della genetica delle popolazioni e della genetica evolutiva sono comprovati; è stata creata la genetica biochimica, che ha mostrato il ruolo dei geni per tutte le principali biosintesi nella cellula e nell'organismo;

I risultati di questo periodo includono principalmente la mutagenesi artificiale. La prima prova che le mutazioni possono essere indotte artificialmente fu ottenuta nel 1925 in URSS da G. A. Nadson e G. S. Filippov in esperimenti sull'irradiazione di funghi inferiori (lievito) con radio, e la prova decisiva della possibilità di ottenere mutazioni sperimentalmente fu data nel 1927 d esperimenti dell'americano Meller sugli effetti dei raggi X.

Un altro biologo americano J. Stadler (1927) scoprì effetti simili nelle piante. Poi si scoprì che anche i raggi ultravioletti possono causare mutazioni e che l'alta temperatura ha la stessa capacità, anche se in misura più debole. Ben presto si arrivò anche alla notizia che potevano essere causate delle mutazioni prodotti chimici. Questa direzione ha acquisito ampia portata grazie alle ricerche di I. A. Rapoport in URSS e S. Auerbach in Gran Bretagna. Utilizzando il metodo della mutagenesi indotta, gli scienziati sovietici guidati da A. S. Serebrovsky (1892-1948) iniziarono a studiare la struttura del gene nella Drosophila Melanogaster. Nei loro studi (1929-1937) furono i primi a mostrarne la complessa struttura.

Nella stessa fase della storia della genetica, è nata e si è sviluppata una direzione con l'obiettivo di studiare i processi genetici nell'evoluzione. Lavori fondamentali in questo settore appartenevano allo scienziato sovietico S. S. Chetverikov (1880–1959), ai genetisti inglesi R. Fisher e J. Haldane e al genetista americano S. Wright. S.S. Chetverikov e i suoi collaboratori effettuarono i primi studi sperimentali sulla struttura genetica delle popolazioni naturali su diverse specie di Drosophila. Hanno confermato l’importanza del processo di mutazione nelle popolazioni naturali. Quindi questi lavori furono continuati da N.P Dubinin in URSS e F. Dobzhansky negli Stati Uniti.

A cavallo degli anni '40, J. Bill (nato nel 1903) ed E. Tatum (1909–1975) gettarono le basi della genetica biochimica.

La priorità nel decifrare la struttura della molecola del DNA appartiene al virologo americano James Dew Watson (nato nel 1928) e al fisico inglese Francis Crick (nato nel 1916), che pubblicarono il modello strutturale di questo polimero nel 1953.

Da questo momento, precisamente nel 1953, inizia la terza fase nello sviluppo della genetica: l'era della genetica sintetica . Questo periodo è solitamente chiamato il periodo della genetica molecolare.

Terza fase , iniziato con la costruzione di un modello di DNA, è proseguito con la scoperta del codice genetico nel 1964. Questo periodo è caratterizzato da numerosi lavori sulla decifrazione della struttura dei genomi. Così, alla fine del 20 ° secolo, apparvero informazioni sulla decodifica completa del genoma della mosca Drosophila, gli scienziati compilarono una mappa completa dell'Arabidopsis o della piccola senape e il genoma umano fu decifrato.

Decifrare solo singole sezioni del DNA consente già agli scienziati di ottenere piante transgeniche, cioè piante con geni introdotti da altri organismi. Secondo alcune fonti, tali piante sarebbero seminate su un'area pari alla Gran Bretagna. Si tratta principalmente di mais, patate e soia. Al giorno d'oggi, la genetica è divisa in molte aree complesse. Basti notare i risultati dell'ingegneria genetica nella produzione di ibridi somatici e transgenici, la creazione della prima mappa del genoma umano (Francia, 1992; USA, 2000), la produzione di pecore clonate (Scozia, 1997), suinetti clonati (Stati Uniti, 2000), ecc.

L'inizio del 21° secolo è chiamato periodo post-genomico e, a quanto pare, sarà segnato da nuove scoperte nel campo della genetica legate alla clonazione di esseri viventi e alla creazione di nuovi organismi basati su meccanismi di ingegneria genetica.

I metodi accumulati fino ad oggi consentono di decifrare i genomi di organismi complessi molto più rapidamente e di introdurre in essi nuovi geni.

Principali scoperte nel campo della genetica:

1864 – Leggi fondamentali della genetica (G.Mendel)

1900 – Vengono riscoperte le leggi di G. Mendel ( G. de Vries, K. Correns, E. Cermak)

1900–1903 – Teoria delle mutazioni (G.de Vries)

1910 – Teoria cromosomica dell'ereditarietà (T. Morgan, T. Boveri, W. Sutton)

1925-1938 – “un gene – una proteina” (J. Bill, E. Tatum)

1929 – divisibilità genetica (A.S. Serebrov, N.P. Dubinin)

1925 – mutazioni artificiali (G.A. Nadson, G.S. Filippov)

1944 – Il DNA – il portatore delle informazioni ereditarie (O. Avery, K. McLeod)

1953 – modello strutturale DNA (J.Watson, F.Crick)

1961 – codice genetico (M. Nirenberg, R. Holley, G. Khorana)

1961 – principio dell’operone di organizzazione dei geni e regolazione dell’attività dei geni nei batteri (F. Jacob, J. Monod)

1959 – sintesi genetica (G. Khorana )

1974–1975 – metodi di ingegneria genetica ( K. Murray, N. Murray, W. Benton, R. Davis, E. Meridionale, M. Granstein, D. Hognes)

1978–2000: decifrazione dei genomi (F. Blatner, R. Clayton, M. Adams, ecc.)

Metodi genetici

IBRIDOLOGICO – p Viene effettuata un'analisi dei modelli di ereditarietà delle caratteristiche individuali e delle proprietà degli organismi durante la riproduzione sessuale, nonché un'analisi della variabilità dei geni e della loro combinatoria (sviluppata da G. Mendel).

CITOLOGICO - con utilizzando ottica e microscopi elettronici la base materiale dell'ereditarietà è studiata a livello cellulare e subcellulare (cromosomi, DNA).

CITOGENETICO – con l'integrazione di metodi ibridologici e citologici prevede lo studio del cariotipo, dei cambiamenti nella struttura e nel numero dei cromosomi.

STATISTICA DELLA POPOLAZIONE – o Si basa sulla determinazione della frequenza di comparsa di vari geni in una popolazione, il che rende possibile calcolare il numero di organismi eterozigoti e quindi prevedere il numero di individui con una manifestazione patologica (mutante) dell’azione del gene.

BIOCHIMICO- vengono studiati i disordini metabolici (proteine, grassi, carboidrati, minerali) derivanti da mutazioni genetiche.

MATEMATICA – n Viene effettuata una contabilità quantitativa dell'eredità dei tratti.

GENEALOGICO – Espresso nella compilazione dei pedigree. Consente di stabilire il tipo e la natura dell'ereditarietà dei tratti.

ONTOGENETICA – Consente di tracciare l'azione dei geni nel processo di sviluppo individuale; in combinazione con un metodo biochimico, consente di stabilire la presenza di geni recessivi in ​​uno stato eterozigote per fenotipo.

Selezioneè la scienza dei metodi per creare varietà altamente produttive di piante, razze animali e ceppi di microrganismi.

La selezione moderna è una vasta area dell'attività umana, che è una fusione di vari rami della scienza, della produzione di prodotti agricoli e della loro complessa lavorazione.

Problemi dell'allevamento moderno

Creazione di nuove varietà, razze e ceppi con caratteristiche economicamente utili e miglioramento di vecchie varietà.

Creazione di sistemi biologici tecnologicamente avanzati e altamente produttivi che sfruttano al massimo le materie prime e le risorse energetiche del pianeta.

Aumentare la produttività di razze, varietà e ceppi per unità di superficie per unità di tempo.

Migliorare la qualità dei prodotti per il consumatore.

Ridurre la quota di sottoprodotti e la loro lavorazione completa.

Ridurre la quota di perdite dovute a parassiti e malattie.

Basi teoriche della selezioneè la genetica, poiché è la conoscenza delle leggi della genetica che consente di controllare intenzionalmente il verificarsi di mutazioni, prevedere i risultati dell'incrocio e selezionare correttamente gli ibridi. Come risultato dell’applicazione delle conoscenze genetiche, è stato possibile creare più di 10.000 varietà di grano basate su diverse varietà selvatiche originali e ottenere nuovi ceppi di microrganismi che secernono proteine ​​alimentari, sostanze medicinali, vitamine, ecc.

Metodi di allevamento restano le principali modalità specifiche di selezione ibridazione E selezione artificiale.Ibridazione

L'incrocio di organismi con genotipi diversi è il metodo principale per ottenere nuove combinazioni di tratti.

Si distinguono i seguenti tipi di attraversamenti:

Intraspecifico attraversamento– all’interno di una specie si incrociano forme diverse (non necessariamente varietà e razze). Gli incroci intraspecifici includono anche incroci di organismi della stessa specie che vivono in condizioni ambientali diverse.

Consanguineità– consanguineità nelle piante e consanguineità negli animali. Utilizzato per ottenere linee pulite.

Incroci tra linee– vengono incrociati rappresentanti di linee pure (e in alcuni casi, diverse varietà e razze). Incroci incrociati (croci posteriori) sono incroci di ibridi (eterozigoti) con forme parentali (omozigoti). Ad esempio, l'incrocio di eterozigoti con forme omozigoti dominanti viene utilizzato per prevenire la manifestazione fenotipica di alleli recessivi.

Analizzare le croci- Si tratta di incroci di forme dominanti con un genotipo sconosciuto e linee tester omozigoti recessive.

Remoto attraversamento– interspecifici e intergenerici. Solitamente gli ibridi distanti sono sterili e si propagano vegetativamente

La selezione è il processo di riproduzione differenziale (ineguale) dei genotipi. Non bisogna dimenticare che, infatti, la selezione viene effettuata in base ai fenotipi in tutte le fasi dell'ontogenesi degli organismi (individui). Le relazioni ambigue tra genotipo e fenotipo richiedono il test di piante selezionate in base alla progenie.

Selezione di massa– viene selezionato l'intero gruppo. Ad esempio, i semi delle piante migliori vengono raccolti e seminati insieme. La selezione di massa è considerata una forma primitiva di selezione, poiché non elimina l'influenza della variabilità delle modifiche (comprese le modifiche a lungo termine). Utilizzato nella produzione di semi. Il vantaggio di questa forma di selezione è la conservazione alto livello diversità genetica nel gruppo selezionato di piante.

Selezione individuale– vengono selezionati i singoli individui, e i semi da essi raccolti vengono seminati separatamente. La selezione individuale è considerata una forma progressiva di selezione, poiché elimina l'influenza della variabilità delle modifiche.

Un tipo di selezione familiare è selezione del fratello . La selezione dei fratelli si basa sulla selezione dei parenti più stretti (fratelli - fratelli e sorelle). Un caso speciale di selezione dei fratelli è la selezione del girasole per il contenuto di olio metodo delle metà. Quando si utilizza questo metodo, l'infiorescenza del girasole (cestino) viene divisa a metà. La metà dei semi viene controllata per il contenuto di olio: se il contenuto di olio è elevato, la seconda metà dei semi viene utilizzata per un'ulteriore selezione.

L’umanità è da tempo impegnata nella selezione delle colture vegetali e animali adatte a soddisfare i bisogni della popolazione. Questa conoscenza è combinata nella scienza della selezione. La genetica, a sua volta, fornisce la base per una selezione e un allevamento più accurati di nuove varietà e razze dotate di qualità speciali. Nell'articolo considereremo una descrizione di queste due scienze e le caratteristiche della loro applicazione.

Cos'è la genetica?

La scienza genetica è una disciplina che studia il processo di trasmissione delle informazioni ereditarie e la variabilità degli organismi attraverso le generazioni. Genetica - base teorica selezione, il cui concetto è descritto di seguito.

I compiti della scienza includono:

• Studio del meccanismo di immagazzinamento e trasmissione delle informazioni dagli antenati ai discendenti.
• Studiare l'implementazione di tali informazioni nel processo di sviluppo individuale dell'organismo, tenendo conto dell'influenza ambiente.
• Studio delle cause e dei meccanismi di variabilità negli organismi viventi.
• Determinazione del rapporto tra selezione, variabilità ed ereditarietà come fattori di sviluppo del mondo organico.

La scienza è coinvolta anche nella risoluzione di problemi pratici, il che dimostra l’importanza della genetica per la selezione:

• Determinazione dell'efficienza di selezione e selezione dei tipi di ibridazione più appropriati.
• Controllo dello sviluppo dei fattori ereditari al fine di migliorare l'oggetto per ottenere di più qualità significative.
• Ottenere artificialmente forme modificate ereditariamente.
• Sviluppo di misure volte a proteggere l'ambiente, ad esempio, dall'influenza di agenti mutageni e parassiti.
• Lotta contro le patologie ereditarie.
• Realizzare progressi nella creazione di nuovi metodi di allevamento.
• Cerca altri metodi di ingegneria genetica.

Gli oggetti della scienza sono: batteri, virus, esseri umani, animali, piante e funghi.

Concetti di base utilizzati nella scienza:

• L'ereditarietà è la proprietà di conservazione e trasmissione ai discendenti insita in tutti gli organismi viventi, che non può essere portata via.
• Un gene è una parte di una molecola di DNA responsabile di una certa qualità di un organismo.
• La variabilità è la capacità di un organismo vivente di acquisire nuove qualità e perdere quelle vecchie nel processo di ontogenesi.
• Il genotipo è un insieme di geni, la base ereditaria di un organismo.
• Il fenotipo è un insieme di qualità che un organismo acquisisce nel processo di sviluppo individuale.

Fasi dello sviluppo genetico

Lo sviluppo della genetica e della selezione è avvenuto in più fasi. Consideriamo i periodi di formazione della scienza dei geni:

Metodi della scienza genetica

La genetica, come base teorica della selezione, utilizza determinati metodi nella sua ricerca.

Questi includono:

• Metodo di ibridazione. Si basa sull'incrocio di specie con una linea pura che differiscono in una (massimo diverse) caratteristiche. L'obiettivo è ottenere generazioni ibride, che consentano di analizzare la natura dell'ereditarietà dei tratti e contare sull'ottenimento di una prole con le qualità necessarie.
• Metodo genealogico. Basato sull'analisi dell'albero genealogico, che consente di risalire alla trasmissione informazioni genetiche attraverso le generazioni, l’adattabilità alle malattie, ma anche a caratterizzare il valore di un individuo.
• Metodo gemellare. Si basa sul confronto di individui monozigoti e viene utilizzato quando è necessario stabilire il grado di influenza dei fattori paratipici ignorando le differenze genetiche.
• Il metodo citogenetico si basa sull'analisi del nucleo e dei componenti intracellulari, confrontando i risultati ottenuti con la norma secondo i seguenti parametri: numero di cromosomi, numero dei loro bracci e caratteristiche strutturali.
• si basa sullo studio delle funzioni e della struttura di alcune molecole. Ad esempio, l'uso di vari enzimi viene utilizzato nella biotecnologia e nell'ingegneria genetica.
• Il metodo biofisico si basa sullo studio del polimorfismo delle proteine ​​plasmatiche, come quelle del latte o del sangue, che forniscono informazioni sulla diversità delle popolazioni.
• Il metodo monosoma utilizza come base l'ibridazione delle cellule somatiche.
• Il metodo fenogenetico si basa sullo studio dell'influenza dei fattori genetici e paratipici sullo sviluppo delle qualità dell'organismo.
• Il metodo statistico della popolazione si basa sull'uso dell'analisi matematica in biologia, che consente di analizzare caratteristiche quantitative: calcolo dei valori medi, indicatori di variabilità, errori statistici, correlazione e altri. L'uso della legge di Hardy-Weinberg aiuta ad analizzare la struttura genetica della popolazione, il livello di distribuzione delle anomalie e anche a tracciare la variabilità della popolazione quando si applicano varie opzioni di selezione.

Cos'è la selezione?

La selezione è la scienza che studia i metodi per creare nuove varietà e ibridi di piante, nonché razze animali. la selezione è genetica.

L'obiettivo della scienza è migliorare le qualità del corpo o ottenere in esso le proprietà necessarie per una persona influenzando l'ereditarietà. Non è possibile creare nuove specie di organismi attraverso la selezione. La selezione può essere considerata una forma di evoluzione in cui è presente la selezione artificiale. Grazie ad esso, l'umanità riceve cibo.

I compiti principali della scienza:

• miglioramento qualitativo delle caratteristiche corporee;
• aumento della produttività e della resa;
• aumentare la resistenza degli organismi alle malattie, ai parassiti e ai cambiamenti delle condizioni climatiche.

Una caratteristica speciale è la complessità della scienza. È strettamente correlato all'anatomia, alla fisiologia, alla morfologia, alla sistematica, all'ecologia, all'immunologia, alla biochimica, alla fitopatologia, alla coltivazione delle piante, all'allevamento degli animali e a molte altre scienze. Importante è la conoscenza della fecondazione, dell'impollinazione, dell'istologia, dell'embriologia e della biologia molecolare.

I risultati della selezione moderna consentono di controllare l'ereditarietà e la variabilità degli organismi viventi. L'importanza della genetica per l'allevamento e la medicina si riflette nel controllo mirato della continuità delle qualità e nella possibilità di ottenere ibridi di piante e animali per soddisfare i bisogni umani.

Fasi di sviluppo della selezione

Per molto tempo l'uomo è stato impegnato nell'allevamento e nella selezione di piante e animali per scopi agricoli. Ma tale lavoro era basato sull'osservazione e sull'intuizione. Lo sviluppo della selezione e della genetica è avvenuto quasi contemporaneamente. Consideriamo le fasi dello sviluppo della selezione:

1. Durante il periodo di sviluppo della produzione agricola e dell'allevamento del bestiame, la selezione cominciò a essere massiccia e l'emergere del capitalismo portò al lavoro selettivo a livello industriale.
2. Alla fine del 19 ° secolo, lo scienziato tedesco F. Achard condusse uno studio e instillò nelle barbabietole da zucchero la qualità di aumentare la resa. Gli allevatori inglesi P. Shireff e F. Galleta hanno studiato le varietà di grano. In Russia è stato creato il Campo Sperimentale Poltava, dove si sono svolti studi sulla composizione varietale del grano.
3. La selezione come scienza iniziò a svilupparsi nel 1903, quando fu organizzata una stazione di allevamento presso l'Istituto agricolo di Mosca.
4. Verso la metà del XX secolo furono fatte le seguenti scoperte: la legge della variabilità ereditaria, la teoria dei centri di origine delle piante per scopi culturali, i principi ecologici e geografici di selezione, fu acquisita la conoscenza sul materiale di partenza delle piante e sulla loro immunità. L'Istituto All-Union di botanica applicata e nuove colture è stato creato sotto la guida di N. I. Vavilov.
5. La ricerca dalla fine del XX secolo ai giorni nostri è stata ampia e la selezione interagisce strettamente con altre scienze, in particolare con la genetica; Sono stati creati ibridi con elevato adattamento agroecologico. Ricerca moderna prestare attenzione all'ottenimento di un'elevata produttività negli ibridi e alla resistenza agli stressor biotici e abiotici.

Metodi di allevamento

La genetica esamina i modelli di trasmissione delle informazioni ereditarie e i modi per controllare tale processo. L'allevamento utilizza le conoscenze acquisite dalla genetica e utilizza altri metodi per valutare gli organismi.

I principali sono:

• Metodo di selezione. La selezione utilizza la selezione naturale e artificiale (inconscia o metodica). È anche possibile selezionare un organismo specifico (selezione individuale) o un gruppo di essi. La determinazione del tipo di selezione si basa sulle caratteristiche della riproduzione di animali e piante.
• L'ibridazione consente di ottenere nuovi genotipi. Il metodo distingue l'ibridazione intraspecifica (l'incrocio avviene all'interno di una specie) e quella interspecifica (l'incrocio di specie diverse). La consanguineità consente di consolidare le proprietà ereditarie riducendo la vitalità dell'organismo. Se l'outbreeding viene effettuato nella seconda o nelle generazioni successive, l'allevatore riceve ibridi persistenti e ad alto rendimento. È stato stabilito che con incroci a distanza la prole è sterile. Qui l'importanza della genetica per la selezione si esprime nella possibilità di studiare i geni e la loro influenza sulla fertilità degli organismi.
• La poliploidia è il processo di aumento dei set cromosomici, che consente la fertilità negli ibridi sterili. È stato notato che alcune piante coltivate dopo la poliploidia hanno un tasso di natalità più elevato rispetto alle specie affini.
• La mutagenesi indotta è un processo di mutazione indotto artificialmente di un organismo dopo il trattamento con un mutageno. Dopo che la mutazione è stata completata, l'allevatore riceve informazioni sull'influenza del fattore sull'organismo e sulla sua acquisizione di nuove qualità.
• L'ingegneria cellulare è progettata per costruire nuovi tipi di cellule attraverso la coltura, la ricostruzione e l'ibridazione.
• L'ingegneria genetica consente di isolare e studiare i geni, manipolarli per migliorare le qualità degli organismi e allevare nuove specie.

Piante

Nel processo di studio della crescita, dello sviluppo e dell'identificazione delle proprietà benefiche delle piante, la genetica e la selezione sono strettamente correlate. La genetica nel campo dell'analisi della vita vegetale si occupa dello studio delle caratteristiche del loro sviluppo e dei geni che assicurano la normale formazione e funzionamento del corpo.

La scienza studia le seguenti aree:

• Sviluppo di un organismo specifico.
• Controllare sistemi di segnalazione piante.
• Espressione genica.
• Meccanismi di interazione tra cellule vegetali e tessuti.

La selezione, a sua volta, garantisce la creazione di nuove qualità o il miglioramento delle qualità esistenti. specie esistenti piante basate sulla conoscenza ottenuta attraverso la genetica. La scienza è studiata e utilizzata con successo non solo da agricoltori e giardinieri, ma anche da allevatori organizzazioni di ricerca.

L'uso dei risultati genetici nell'allevamento e nella produzione di sementi consente di instillare nelle piante nuove qualità che possono essere utili in vari campi vita umana, ad esempio in medicina o in cucina. Inoltre, la conoscenza delle caratteristiche genetiche ci consente di ottenere nuove varietà di colture che possono crescere in diverse condizioni climatiche.

Grazie alla genetica, l'allevamento utilizza il metodo dell'incrocio e della selezione individuale. Lo sviluppo della scienza genetica rende possibile l'uso di metodi di selezione come la poliploidia, l'eterosi, la mutagenesi sperimentale, la mutagenesi cromosomica e ingegneria genetica.

Mondo animale

La selezione degli animali e la genetica sono rami della scienza che studiano le caratteristiche di sviluppo dei rappresentanti del mondo animale. Grazie alla genetica, una persona acquisisce conoscenza dell'ereditarietà, delle caratteristiche genetiche e della variabilità del corpo. E la selezione consente di selezionare per l'uso solo quegli animali le cui qualità sono necessarie per l'uomo.

Da molto tempo si selezionano animali che, ad esempio, sono più adatti all'uso in agricoltura o nella caccia. Ottimo rapporto qualità/prezzo per la selezione hanno caratteristiche economiche ed esteriori. Pertanto, gli animali da fattoria vengono valutati secondo aspetto e la qualità della loro prole.

L'uso della conoscenza genetica nell'allevamento consente di controllare la prole degli animali e le loro qualità necessarie:

• resistenza ai virus;
• aumento della produzione di latte;
• dimensione e corporatura individuali;
• tolleranza climatica;
• fertilità;
• sesso della prole;
• eliminazione dei disturbi ereditari nei discendenti.

La selezione degli animali si è diffusa non solo per soddisfare i bisogni primari di nutrizione dell'uomo. Oggi puoi vedere molte razze di animali domestici allevate artificialmente, oltre a roditori e pesci, come i guppy. La selezione e la genetica in zootecnia utilizzano i seguenti metodi: ibridazione, inseminazione artificiale, mutagenesi sperimentale.

Allevatori e genetisti si trovano spesso ad affrontare il problema del mancato incrocio di specie nella prima generazione di ibridi e di una significativa riduzione della fertilità della prole. Gli scienziati moderni stanno affrontando attivamente tali domande. L’obiettivo principale del lavoro scientifico è studiare i modelli di compatibilità dei gameti, del feto e del corpo della madre a livello genetico.

Microrganismi

Le moderne conoscenze sulla selezione e sulla genetica consentono di soddisfare il fabbisogno umano di prodotti alimentari di valore, ottenuti principalmente dall'allevamento di animali. Ma anche altri oggetti della natura attirano l'attenzione degli scienziati: i microrganismi. La scienza ritiene da tempo che il DNA sia una caratteristica individuale e non possa essere trasferito a un altro organismo. Ma la ricerca ha dimostrato che il DNA batterico può essere introdotto con successo nei cromosomi delle piante. Grazie a questo processo, le qualità inerenti al batterio o al virus mettono radici in un altro organismo. Anche l'influenza dell'informazione genetica dei virus sulle cellule umane è nota da tempo.

Lo studio della genetica e la selezione dei microrganismi viene effettuato in un periodo di tempo più breve rispetto all'allevamento e all'allevamento. Ciò è spiegato dalla rapida riproduzione e dal cambiamento di generazioni di microrganismi. Metodi moderni la selezione e la genetica - l'uso di mutageni e l'ibridazione - hanno permesso di creare microrganismi con nuove proprietà:

• i mutanti dei microrganismi sono capaci di supersintesi di aminoacidi e di aumento della formazione di vitamine e provitamine;
• i mutanti dei batteri che fissano l'azoto possono accelerare significativamente la crescita delle piante;
• sono stati allevati organismi di lievito - funghi unicellulari e molti altri.

Allevatori e genetisti utilizzano i seguenti mutageni:

• ultravioletto;
• radiazioni ionizzanti;
• etilenimina;
• nitrosometilurea;
• uso dei nitrati;
• vernici all'acridina.

Affinché la mutazione sia efficace, vengono utilizzati trattamenti frequenti del microrganismo con piccole dosi di mutageno.

Medicina e biotecnologie

Ciò che la genetica ha in comune con l’allevamento e la medicina è che in entrambi i casi la scienza rende possibile studiare l’ereditarietà degli organismi e l’immunità che esibiscono. Tale conoscenza è importante per combattere gli agenti patogeni.

Lo studio della genetica in ambito medico permette di:

• prevenire la nascita di bambini con malattie genetiche;
• effettuare la prevenzione e il trattamento delle patologie ereditarie;
• studiare l'influenza dell'ambiente sull'ereditarietà.

A tale scopo vengono utilizzati i seguenti metodi:

• genealogico: lo studio dell'albero genealogico;
• gemello: confronto di una coppia di gemelli;
• citogenetica: studio dei cromosomi;
• biochimico: consente di identificare i vicoli mutanti nel DNA;
• dermatoglifico: analisi dei modelli cutanei;
• modellistica e altri.

La ricerca moderna ha identificato circa 2mila malattie ereditarie. Si tratta principalmente di disturbi mentali. Lo studio della genetica e la selezione dei microrganismi possono ridurre l’incidenza delle malattie tra la popolazione.

I progressi della genetica e della selezione nel campo delle biotecnologie rendono possibile l’utilizzo dei sistemi biologici (procarioti, funghi e alghe) nella scienza, produzione industriale, medicina, agricoltura. La conoscenza della genetica offre nuove opportunità per lo sviluppo di tali tecnologie: risparmio di energia e risorse, assenza di sprechi, alta intensità di conoscenza, sicure. I seguenti metodi sono utilizzati in biotecnologia: selezione cellulare e cromosomica, ingegneria genetica.

La genetica e la selezione sono scienze indissolubilmente legate. Il lavoro di riproduzione dipende in gran parte dalla diversità genetica del numero iniziale di organismi. Sono queste scienze che forniscono conoscenze per lo sviluppo dell'agricoltura, della medicina, dell'industria e di altre sfere della vita umana.

Selezioneè la scienza che mira a creare nuove razze animali, varietà vegetali e ceppi di microrganismi esistenti e a migliorarli. La selezione si basa su metodi come ibridazione e selezione. La base teorica della selezione è la genetica. Lo sviluppo della selezione dovrebbe basarsi sulle leggi della genetica come scienza dell'ereditarietà e della variabilità, poiché le proprietà degli organismi viventi sono determinate dal loro genotipo e sono soggette a variabilità ereditaria e modificativa. È la genetica che apre la strada a una gestione efficace dell'ereditarietà e della variabilità degli organismi. Allo stesso tempo, la selezione si basa anche sui risultati di altre scienze:

• tassonomia e geografia delle piante e degli animali,
• citologia,
• embriologia,
• biologia dello sviluppo individuale,
• biologia molecolare,
• fisiologia e biochimica.

Il rapido sviluppo di questi settori delle scienze naturali apre prospettive completamente nuove. Già oggi la genetica ha raggiunto il livello di progettazione mirata di organismi con le caratteristiche e le proprietà desiderate. La genetica gioca un ruolo decisivo nella risoluzione di quasi tutti i problemi di allevamento. Aiuta razionalmente, sulla base delle leggi dell'ereditarietà e della variabilità, a pianificare il processo di selezione, tenendo conto delle caratteristiche ereditarie di ciascun tratto specifico.

Per risolvere con successo i problemi legati alla selezione, l'accademico N.I. Vavilov ne sottolineò il significato:

• studio della diversità varietale, specie e generica delle colture;
• studiare la variabilità ereditaria;
• l'influenza dell'ambiente sullo sviluppo dei tratti di interesse per l'allevatore;
• conoscenza dei modelli di ereditarietà dei tratti durante l'ibridazione;
• caratteristiche del processo di selezione degli autoimpollinatori o degli impollinatori incrociati;
• strategie di selezione artificiale.

Razze, varietà, ceppi- popolazioni create artificialmente di organismi con caratteristiche ereditarie fisse:

• produttività,
• morfologico,
• segni fisiologici.

Ogni razza di animale, varietà vegetale, ceppo di microrganismi è adattata a determinate condizioni, quindi in ogni zona del nostro paese ci sono stazioni specializzate per l'analisi delle varietà e allevamenti per confrontare e testare nuove varietà e razze. Lavoro di allevamento inizia con la selezione del materiale di partenza, che può essere utilizzato come forma di piante coltivate e selvatiche.

Nell'allevamento moderno vengono utilizzati i seguenti tipi e metodi principali per ottenere materiale di partenza.

Popolazioni naturali. Questo tipo di materiale di partenza comprende forme selvatiche, varietà locali di piante coltivate, popolazioni e campioni presentati nella collezione mondiale di piante agricole VIR.

Popolazioni ibride creato come risultato dell'incrocio di varietà e forme all'interno di una specie (intraspecifico) e ottenuto come risultato dell'incrocio di diverse specie e generi di piante (interspecifiche e intergeneriche).

Linee autoimpollinate (linee incubate). Nelle piante a impollinazione incrociata, un'importante fonte di materiale di partenza sono le linee autoimpollinanti ottenute attraverso ripetute autoimpollinazioni forzate. Le linee migliori vengono incrociate tra loro o con varietà, e i semi risultanti vengono utilizzati per un anno per coltivare ibridi eterotici. Gli ibridi creati sulla base di linee autoimpollinate, a differenza delle varietà ibride convenzionali, richiedono riprodursi annualmente.

Mutazioni artificiali e forme poliploidi. Questo tipo di materiale di partenza si ottiene esponendo le piante a vari tipi radiazioni, temperatura, sostanze chimiche e altri agenti mutageni.

Presso l'All-Union Institute of Plant Growing N.I. Vavilov raccolse una collezione di varietà di piante coltivate e dei loro antenati selvatici provenienti da tutto il mondo globo, che è attualmente in fase di ricostituzione e costituisce la base per il lavoro sulla selezione di qualsiasi coltura. I più ricchi in termini di numero di culture sono gli antichi centri di civiltà. È lì che si concentra di più cultura primitiva agricoltura, altro ancora a lungo vengono effettuate la selezione artificiale e la selezione delle piante.

I metodi classici di coltivazione delle piante erano e rimangono ibridazione e selezione. Esistono due forme principali di selezione artificiale: di massa e individuale.

Selezione di massa utilizzato nella selezione di piante a impollinazione incrociata (segale, mais, girasole). In questo caso, la varietà è una popolazione composta da individui eterozigoti e ogni seme ha un genotipo unico. Con l'aiuto della selezione massale, le qualità varietali vengono preservate e migliorate, ma i risultati della selezione sono instabili a causa dell'impollinazione incrociata casuale.

Selezione individuale utilizzato nella selezione di piante autoimpollinanti (grano, orzo, piselli). In questo caso il figlio conserva le caratteristiche della forma genitoriale, è omozigote e viene chiamato linea pulita. Una linea pura è la progenie di un individuo omozigote autoimpollinato. Poiché i processi di mutazione si verificano costantemente, in natura non esistono praticamente individui assolutamente omozigoti.

Selezione naturale. Questo tipo di selezione gioca un ruolo decisivo nella selezione. Qualsiasi pianta è influenzata da un complesso di fattori ambientali durante la sua vita e deve essere resistente a parassiti e malattie e adattarsi a una determinata temperatura e regime idrico.

Ibridazione- il processo di formazione o produzione di ibridi, che si basa sulla combinazione di materiale genetico cellule diverse in una cella. Può essere effettuata all'interno di una specie (ibridazione intraspecifica) e tra diversi gruppi sistematici (ibridazione a distanza, in cui si combinano genomi diversi). La prima generazione di ibridi è spesso caratterizzata da eterosi, che si esprime in una migliore adattabilità, maggiore fertilità e vitalità degli organismi. Nell'ibridazione a distanza, gli ibridi sono spesso sterili. Il più comune nell'allevamento delle piante metodo di ibridazione di forme o varietà all'interno di una specie. Utilizzando questo metodo sono state create le varietà più moderne di piante agricole.

Ibridazione a distanza- un metodo più complesso e dispendioso in termini di tempo per ottenere ibridi. L'ostacolo principale all'ottenimento di ibridi distanti è l'incompatibilità delle cellule germinali delle coppie incrociate e la sterilità degli ibridi della prima generazione e di quelle successive. L'ibridazione a distanza è l'incrocio di piante appartenenti a specie diverse. Gli ibridi distanti sono generalmente sterili, poiché lo hanno meiosi(due insiemi aploidi di cromosomi di specie diverse non possono coniugarsi) e, quindi, i gameti non si formano.

Eterosi("vigore ibrido") è un fenomeno in cui gli ibridi sono superiori alle loro forme genitoriali in una serie di tratti e proprietà. L'eterosi è caratteristica degli ibridi di prima generazione; la prima generazione ibrida dà un aumento della resa fino al 30%. Nelle generazioni successive, il suo effetto si indebolisce e scompare. L'effetto eterosi è spiegato da due ipotesi principali. Ipotesi di dominanza suggerisce che l'effetto dell'eterosi dipende dal numero di geni dominanti nello stato omozigote o eterozigote. Maggiore è il numero di geni in uno stato dominante in un genotipo, maggiore è l'effetto dell'eterosi.

	♀AAbbCCdd		♂aaBBccDD
	AaBbCcDd

Ipotesi di sovradominanza spiega il fenomeno dell'eterosi per effetto della sovradominanza. Sovraccarico- un tipo di interazione di geni allelici in cui gli eterozigoti sono superiori nelle loro caratteristiche (in peso e produttività) ai corrispondenti omozigoti. A partire dalla seconda generazione l’eterosi svanisce, poiché alcuni geni diventano omozigoti.

Impollinazione incrociata gli autoimpollinatori consentono di combinare le proprietà di diverse varietà. Ad esempio, quando si alleva il grano, procedere come segue. Le antere dei fiori di una pianta di una varietà vengono rimosse, una pianta di un'altra varietà viene posta accanto ad essa in un vaso con acqua e le piante delle due varietà vengono coperte con un isolante comune. Di conseguenza, si ottengono semi ibridi che combinano le caratteristiche di diverse varietà desiderate dall'allevatore.

Metodo per ottenere poliploidi. Le piante poliploidi hanno una massa maggiore di organi vegetativi e frutti e semi più grandi. Molte colture sono poliploidi naturali: sono state allevate varietà di grano saraceno poliploide e barbabietole da zucchero. Vengono chiamate specie in cui lo stesso genoma viene moltiplicato più volte autopoliploidi. Il modo classico per ottenere poliploidi è trattare le piantine con colchicina. Questa sostanza blocca la formazione dei microtubuli del fuso durante la mitosi, l'insieme dei cromosomi nelle cellule raddoppia e le cellule diventano tetraploidi.

Utilizzo di mutazioni somatiche. Le mutazioni somatiche vengono utilizzate per la selezione di piante propagate vegetativamente. I.V. lo ha usato nel suo lavoro. Michurin. Mediante la propagazione vegetativa è possibile preservare una benefica mutazione somatica. Inoltre, solo attraverso la propagazione vegetativa si conservano le proprietà di molte varietà di colture di frutti e bacche.

Mutagenesi sperimentale. Basato sulla scoperta degli effetti di varie radiazioni per produrre mutazioni e sull'uso di mutageni chimici. I mutageni consentono di ottenere un'ampia gamma di mutazioni diverse. Ora nel mondo sono state create più di mille varietà, discendenti da singole piante mutanti ottenute dopo l'esposizione a agenti mutageni.

Metodi di selezione delle piante proposti da I.V. Michurin. Utilizzando il metodo del mentore I.V. Michurin ha cercato di modificare le proprietà dell'ibrido nella direzione desiderata. Ad esempio, se fosse necessario migliorare il gusto di un ibrido, si innestavano nella sua chioma talee di un organismo genitore dotato di buon gusto, oppure si innestava una pianta ibrida su un portainnesto, verso il quale era necessario modificare le qualità dell'ibrido ibrido. IV. Michurin ha sottolineato la possibilità di controllare la dominanza di alcuni tratti durante lo sviluppo di un ibrido. Per fare questo, nelle prime fasi dello sviluppo, l'esposizione a determinati fattori esterni. Ad esempio, se gli ibridi vengono coltivati ​​in piena terra, la loro resistenza al gelo aumenta su terreni poveri.

COS'È LA SELEZIONE.

La parola "selezione" deriva dal latino. "selectio", che tradotto significa "scelta, selezione". La selezione è una scienza che sviluppa nuovi modi e metodi per ottenere varietà vegetali, loro ibridi e razze animali. Questo è anche un ramo dell'agricoltura che si occupa dello sviluppo di nuove varietà e razze con proprietà necessarie per l'uomo: elevata produttività, determinate qualità del prodotto, resistenza alle malattie, ben adattato a determinate condizioni di crescita.

LA GENETICA COME BASE TEORICA DELLA SELEZIONE.

La base teorica della selezione è la genetica, la scienza delle leggi dell'ereditarietà e della variabilità degli organismi e dei metodi per controllarli. Studia i modelli di ereditarietà dei tratti e delle proprietà delle forme genitoriali, sviluppa metodi e tecniche per la gestione dell'ereditarietà. Applicandoli nella pratica quando si allevano nuove varietà di piante e razze animali, una persona riceve moduli necessari organismi e li controlla sviluppo individuale montogenesi. Le basi della genetica moderna furono gettate dallo scienziato ceco G. Mendel, che nel 1865 stabilì il principio della discrezionalità, o discontinuità, nell'ereditarietà dei tratti e delle proprietà degli organismi. Negli esperimenti con i piselli, il ricercatore ha dimostrato che le caratteristiche delle piante madri durante l'incrocio non vengono distrutte o mescolate, ma vengono trasmesse alla prole sia in una forma caratteristica di uno dei genitori, sia in una forma intermedia, che appare nuovamente nelle generazioni successive in determinati rapporti quantitativi. I suoi esperimenti hanno anche dimostrato che esistono portatori materiali di ereditarietà, in seguito chiamati geni. Sono speciali per ogni organismo. All'inizio del ventesimo secolo, il biologo americano T. H. Morgan ha confermato la teoria cromosomica dell'ereditarietà, secondo la quale le caratteristiche ereditarie sono determinate dai cromosomi, gli organelli del nucleo di tutte le cellule del corpo. Lo scienziato ha dimostrato che i geni sono disposti linearmente tra i cromosomi e che i geni su un cromosoma sono collegati tra loro. Un tratto è solitamente determinato da una coppia di cromosomi. Quando si formano le cellule germinali, i cromosomi accoppiati si separano. Il loro set completo viene ripristinato nella cellula fecondata. Pertanto, il nuovo organismo riceve cromosomi da entrambi i genitori e con essi eredita alcune caratteristiche. Negli anni venti sorsero e iniziarono a svilupparsi la mutazione e la genetica delle popolazioni. La genetica delle popolazioni è un campo della genetica che studia i principali fattori dell'evoluzione - ereditarietà, variabilità e selezione - in specifiche condizioni ambientali di una popolazione. Il fondatore di questa direzione fu lo scienziato sovietico S.S. Chetverikov. Considereremo la genetica delle mutazioni in parallelo con la mutagenesi. Negli anni '30, il genetista N.K. Koltsov suggerì che i cromosomi fossero molecole giganti, anticipando così l'emergere di una nuova direzione nella scienza: la genetica molecolare. Successivamente è stato dimostrato che i cromosomi sono costituiti da molecole di proteine ​​e di acido desossiribonucleico (DNA). Le molecole di DNA contengono informazioni ereditarie, un programma per la sintesi delle proteine, che sono la base della vita sulla Terra. La genetica moderna si sta sviluppando in modo completo. Ha molte direzioni. Si distingue la genetica dei microrganismi, delle piante, degli animali e dell'uomo. La genetica è strettamente correlata ad altre scienze biologiche: scienza evoluzionistica, biologia molecolare, biochimica. È la base teorica della selezione. Sulla base della ricerca genetica, sono stati sviluppati metodi per produrre ibridi di mais, girasole, barbabietola da zucchero, cetriolo, nonché ibridi e incroci di animali che presentano eterosi dovuta all'eterosi (l'eterosi è crescita accelerata, aumento delle dimensioni, aumento della vitalità e produttività degli animali). gli ibridi di prima generazione rispetto agli organismi genitori) hanno aumentato la produttività.