Menneskeheden har længe været engageret i udvælgelsen af planter og dyr, der er egnede til at imødekomme befolkningens behov. Denne viden kombineres til videnskab - udvælgelse. Genetik giver til gengæld grundlag for mere omhyggelig udvælgelse og forædling af nye sorter og racer, der har særlige kvaliteter. I artiklen vil vi overveje beskrivelsen af disse to videnskaber og funktionerne i deres anvendelse.
Hvad er genetik?
Videnskaben om gener er en disciplin, der studerer processen med overførsel af arvelig information og organismers variabilitet gennem generationer. Genetik er det teoretiske grundlag for selektion, hvis koncept er beskrevet nedenfor.
Videnskabelige opgaver omfatter:
- Undersøgelse af mekanismen for lagring og transmission af information fra forfædre til efterkommere.
- Undersøgelsen af implementeringen af sådan information i processen med individuel udvikling af organismen under hensyntagen til miljøets indflydelse.
- Undersøgelse af årsagerne ogmekanismer for variabilitet af levende organismer.
- Bestemmelse af forholdet mellem selektion, variabilitet og arv som faktorer i udviklingen af den organiske verden.
Videnskaben er også involveret i løsningen af praktiske problemer, hvilket viser vigtigheden af genetik for avl:
- Bestemmelse af selektionseffektivitet og valg af de mest passende hybridiseringstyper.
- Kontrol af udviklingen af arvelige faktorer for at forbedre objektet for at opnå mere betydningsfulde kvaliteter.
- Opnåelse af arveligt modificerede former ved kunstige midler.
- Udvikling af foranst altninger, der tager sigte på at beskytte miljøet, f.eks. mod påvirkning af mutagener, skadedyr.
- Kæmp mod arvelige patologier.
- Gør fremskridt med nye avlsmetoder.
- Søg efter andre metoder til genteknologi.
Videnskabens objekter er: bakterier, vira, mennesker, dyr, planter og svampe.
Grundlæggende begreber brugt i videnskab:
- Arvelighed er egenskaben ved at bevare og overføre genetisk information til efterkommere, der er iboende i alle levende organismer, og som ikke kan tages væk.
- Gen er en del af et DNA-molekyle, der er ansvarlig for en bestemt kvalitet af en organisme.
- Variabilitet er en levende organismes evne til at erhverve nye kvaliteter og miste gamle i processen med ontogenese.
- Genotype - et sæt gener, den arvelige basis for en organisme.
- Fænotype - et sæt af kvaliteter, som en organisme erhverver i processen med individudvikling.
stadier i udviklingen af genetik
Udviklingen af genetik og selektion har gennemgået flere stadier. Overvej perioderne for dannelsen af videnskaben om gener:
- Indtil det 20. århundrede var forskning inden for genetik abstrakt, den havde ikke noget praktisk grundlag, men var baseret på observationer. Det eneste avancerede værk på den tid var studiet af G. Mendel, offentliggjort i Proceedings of the Society of Naturalists. Men præstationen blev ikke udbredt og blev først hævdet i 1900, da de tre videnskabsmænd opdagede ligheden mellem deres eksperimenter og Mendels forskning. Det var i år, der begyndte at blive betragtet som tidspunktet for genetikkens fødsel.
- Omkring 1900-1912 blev arveloven undersøgt, afsløret under hybridologiske eksperimenter, der blev udført på planter og dyr. I 1906 foreslog den engelske videnskabsmand W. Watson indførelsen af begreberne "gen" og "genetik". Og efter 3 år foreslog V. Johannsen, en dansk videnskabsmand, at introducere begreberne "fænotype" og "genotype".
- Omtrent i 1912-1925 udviklede den amerikanske videnskabsmand T. Morgan og hans elever kromosomteorien om arvelighed.
- Omkring 1925-1940 blev mutationsmønstre først opnået. Russiske forskere G. A. Nadson og G. S. Filippov opdagede indflydelsen af gammastråling på udseendet af muterende gener. S. S. Chetverikov bidrog til udviklingen af videnskab ved at fremhæve genetiske og matematiske metoder til at studere organismers variabilitet.
- Fra midten af det 20. århundrede til i dag er genetiske ændringer blevet undersøgt på molekylært niveau. I slutningenI det 20. århundrede blev en DNA-model skabt, essensen af genet blev bestemt, og den genetiske kode blev dechifreret. I 1969 blev et simpelt gen syntetiseret for første gang, og senere blev det introduceret i en celle, og ændringen i dets arvelighed blev undersøgt.
Methods of Genetic Science
Genetik, som det teoretiske grundlag for avl, bruger visse metoder i sin forskning.
Disse omfatter:
- Hybridiseringsmetode. Det er baseret på krydsning af arter med en ren linje, som adskiller sig i en (maksim alt flere) egenskaber. Målet er at opnå hybridgenerationer, som giver os mulighed for at analysere arten af nedarvningen af egenskaber og forvente at få afkom med de nødvendige kvaliteter.
- Slægtsforskningsmetode. Baseret på analysen af stamtræet, som giver dig mulighed for at spore overførsel af genetisk information gennem generationer, tilpasningsevne til sygdomme og også at karakterisere værdien af et individ.
- Tvillingmetode. Baseret på sammenligning af enæggede individer, brugt når det er nødvendigt at fastslå graden af påvirkning af paratypiske faktorer, mens man ignorerer forskelle i genetik.
- Den cytogenetiske metode er baseret på analyse af kerne- og intracellulære komponenter, der sammenligner resultaterne med normen for følgende parametre: antallet af kromosomer, antallet af deres arme og strukturelle træk.
- Biokemimetoden er baseret på studiet af visse molekylers funktioner og struktur. For eksempel bruges brugen af forskellige enzymer ibioteknologi og genteknologi.
- Den biofysiske metode er baseret på studiet af polymorfi af plasmaproteiner, såsom mælk eller blod, som giver information om mangfoldigheden af populationer.
- Monosommetoden bruger somatisk cellehybridisering som basis.
- Den fænogenetiske metode er baseret på studiet af genetiske og paratypiske faktorers indflydelse på udviklingen af en organismes kvaliteter.
- Den befolkningsstatistiske metode er baseret på anvendelsen af matematisk analyse i biologi, som gør det muligt at analysere kvantitative karakteristika: beregning af gennemsnitsværdier, indikatorer for variabilitet, statistiske fejl, korrelation og andre. Brugen af Hardy-Weinberg-loven hjælper med at analysere befolkningens genetiske struktur, distributionsniveauet for anomalier og også til at spore befolkningens variabilitet, når der anvendes forskellige udvælgelsesmuligheder.
Hvad er valg?
Avl er en videnskab, der studerer metoder til at skabe nye sorter og hybrider af planter, såvel som racer af dyr. Det teoretiske grundlag for avl er genetik.
Videnskabens formål er at forbedre en organismes kvaliteter eller opnå de egenskaber, der er nødvendige for en person ved at påvirke arvelighed. Udvælgelse kan ikke skabe nye arter af organismer. Selektion kan betragtes som en af de former for evolution, hvor kunstig selektion er til stede. Takket være hende får menneskeheden mad.
Videnskabelige hovedopgaver:
- kvalitativ forbedring af kroppens egenskaber;
- stigning i produktivitet og udbytte;
- øgning af organismers modstandsdygtighed over for sygdomme, skadedyr, ændringer i klimatiske forhold.
Det særegne er videnskabens kompleksitet. Det er tæt knyttet til anatomi, fysiologi, morfologi, taksonomi, økologi, immunologi, biokemi, fytopatologi, afgrødeproduktion, husdyrhold og mange andre videnskaber. Viden om befrugtning, bestøvning, histologi, embryologi og molekylærbiologi er væsentlig.
Prestationer af moderne avl giver dig mulighed for at kontrollere arveligheden og variabiliteten af levende organismer. Genetiks betydning for avl og medicin afspejles i den målrettede kontrol af rækkefølgen af kvaliteter og mulighederne for at opnå hybrider af planter og dyr til at opfylde menneskelige behov.
stadier af udvælgelsesudvikling
Siden oldtiden har mennesket opdrættet og udvalgt planter og dyr til landbrugsformål. Men sådan arbejde var baseret på iagttagelse og intuition. Udviklingen af avl og genetik fandt sted næsten samtidigt. Overvej stadierne af udvælgelsesudvikling:
- Under udviklingen af afgrøde- og husdyravl begyndte udvælgelsen at være massiv, og dannelsen af kapitalisme førte til selektivt arbejde på industriniveau.
- I slutningen af det 19. århundrede gennemførte den tyske videnskabsmand F. Achard en undersøgelse og indpodede sukkerroer kvaliteten af stigende udbytte. Engelske avlere P. Shiref og F. Gallet studerede hvedesorter. I Rusland blev Poltava Experimental Field skabt, hvorundersøgelser af hvedes sortssammensætning.
- Avl som videnskab begyndte at udvikle sig siden 1903, hvor der blev organiseret en avlsstation på Moskvas landbrugsinstitut.
- I midten af det 20. århundrede blev følgende opdagelser gjort: loven om arvelig variabilitet, teorien om planters oprindelsescentre til kulturelle formål, økologiske og geografiske udvælgelsesprincipper, viden om kildematerialet til planter og deres immunitet. All-Union Institute of Applied Botany and New Cultures blev oprettet under ledelse af N. I. Vavilov.
- Forskning fra slutningen af det 20. århundrede til i dag er kompleks, selektion interagerer tæt med andre videnskaber, især med genetik. Hybrider med høj agroøkologisk tilpasning er blevet skabt. Nuværende forskning fokuserer på at få hybrider til at være yderst produktive og modstå biotiske og abiotiske stressfaktorer.
Udvalgsmetoder
Genetics overvejer mønstrene for transmission af arvelig information og måder at kontrollere en sådan proces på. Avl bruger viden opnået fra genetik og bruger andre metoder til at evaluere organismer.
De vigtigste er:
- Udvalgsmetode. Udvælgelse bruger naturlig og kunstig (ubevidst eller metodisk) udvælgelse. En specifik organisme (individuel selektion) eller en gruppe af dem (masseselektion) kan også udvælges. Definitionen af selektionstypen er baseret på egenskaberne ved reproduktion af dyr og planter.
- Hybridisering giver dig mulighed for at få nye genotyper. I metoden skelnes der mellem intraspecifik (krydsning sker inden for én art) og interspecifik hybridisering (krydsning af forskellige arter). Udførelse af indavl giver dig mulighed for at fikse arvelige egenskaber og samtidig reducere organismens levedygtighed. Hvis udavl udføres i anden eller efterfølgende generationer, modtager opdrætteren højtydende og resistente hybrider. Det er blevet fastslået, at med fjern krydsning er afkommet sterilt. Her kommer genetikkens betydning for avlen til udtryk i muligheden for at studere gener og påvirke organismers frugtbarhed.
- Polyploidi er processen med at øge kromosomsæt, som gør det muligt at opnå fertilitet i infertile hybrider. Det er blevet observeret, at nogle dyrkede planter efter polyploidi har højere frugtbarhed end deres beslægtede arter.
- Induceret mutagenese er en kunstigt induceret proces med mutation af en organisme efter dens behandling med et mutagen. Efter afslutningen af mutationen modtager opdrætteren information om faktorens indflydelse på organismen og erhvervelsen af nye kvaliteter af den.
- Celleteknik er designet til at konstruere en ny type celle gennem dyrkning, rekonstruktion og hybridisering.
- Genteknik giver dig mulighed for at isolere og studere gener, manipulere dem for at forbedre organismernes kvaliteter og avle nye arter.
Planter
I processen med at studere vækst, udvikling og udvælgelse af planters nyttige egenskaber er genetik og selektion tæt forbundet. Genetik inden for plantelivsanalyse beskæftiger sig medspørgsmål om at studere funktionerne i deres udvikling og gener, der sikrer kroppens normale dannelse og funktion.
Videnskab studerer følgende områder:
- Udviklingen af én specifik organisme.
- Kontrol af anlæggets signalsystemer.
- Genudtryk.
- Mekanismer for interaktion mellem planteceller og væv.
Avl sikrer til gengæld skabelsen af nye eller forbedringer af eksisterende plantearters kvaliteter baseret på den viden opnået gennem genetik. Videnskaben bliver undersøgt og brugt med succes ikke kun af landmænd og gartnere, men også af avlere i forskningsorganisationer.
Brugen af genetik i avl og frøproduktion gør det muligt at indpode nye kvaliteter i planter, som kan være nyttige inden for forskellige områder af menneskelivet, såsom medicin eller madlavning. Kendskab til genetiske egenskaber gør det også muligt at opnå nye sorter af afgrøder, der kan vokse under andre klimatiske forhold.
Takket være genetik bruger avl metoden til krydsning og individuel selektion. Udviklingen af videnskaben om gener gør det muligt at anvende sådanne metoder som polyploidi, heterose, eksperimentel mutagenese, kromosomal og genteknologi i avl.
Dyrenes verden
Udvælgelse og genetik af dyr er grene af videnskab, der studerer funktionerne i udviklingen af repræsentanter for dyreverdenen. Takket være genetik får en person viden om arv, genetiske egenskaber og variabilitetorganisme. Og udvælgelse giver dig mulighed for kun at vælge de dyr, hvis egenskaber er nødvendige for mennesker, til brug.
I lang tid har man udvalgt dyr, der for eksempel er mere egnede til brug i landbruget eller på jagt. Økonomiske egenskaber og eksteriør har stor betydning for avlen. Således bedømmes husdyr ud fra deres afkoms udseende og kvalitet.
Brugen af viden om genetik i avl giver dig mulighed for at kontrollere afkom af dyr og deres nødvendige kvaliteter:
- virusresistens;
- stigning i mælkeydelse;
- individuel størrelse og kropsbygning;
- klimatolerance;
- fertilitet;
- afkom køn;
- eliminering af arvelige lidelser hos efterkommere.
Dyreavl er blevet udbredt, ikke kun for at opfylde de primære menneskelige behov for ernæring. I dag kan du observere mange husdyrracer, kunstigt opdrættede, samt gnavere og fisk, såsom guppyer. Avl og genetik i husdyrhold anvender følgende metoder: hybridisering, kunstig befrugtning, eksperimentel mutagenese.
Opdrættere og genetikere står ofte over for problemet med ikke-avl af arter blandt den første generation af hybrider og et betydeligt fald i frugtbarheden af afkom. Moderne videnskabsmænd løser aktivt sådanne spørgsmål. Hovedformålet med videnskabeligt arbejde er at studere mønstrene for kompatibilitet mellem kønsceller, fosteret og moderens krop på genetisk niveau.
Mikroorganismer
Moderne viden om avl oggenetik gør det muligt at imødekomme menneskets behov for værdifulde fødevarer, som hovedsageligt kommer fra husdyrhold. Men videnskabsmænds opmærksomhed tiltrækkes også af andre naturgenstande - mikroorganismer. Videnskaben har længe troet, at DNA er et individuelt træk og ikke kan overføres til en anden organisme. Men forskning har vist, at bakterielt DNA med succes kan indføres i plantekromosomer. Gennem denne proces slår de egenskaber, der ligger i en bakterie eller virus, rod i en anden organisme. Desuden har indflydelsen af den genetiske information fra vira på menneskelige celler længe været kendt.
Undersøgelsen af genetik og udvælgelsen af mikroorganismer udføres på kortere tid end med afgrødeproduktion og husdyrhold. Dette skyldes den hurtige reproduktion og ændring af generationer af mikroorganismer. Moderne avlsmetoder og genetik - brug af mutagener og hybridisering - har gjort det muligt at skabe mikroorganismer med nye egenskaber:
- Mutanter af mikroorganismer er i stand til oversyntese af aminosyrer og øget dannelse af vitaminer og provitaminer;
- mutanter af nitrogenfikserende bakterier kan fremskynde plantevækst markant;
- Gærorganismer er blevet avlet - encellede svampe og mange andre.
Opdrættere og genetikere bruger disse mutagener:
- ultraviolet;
- ioniserende stråling;
- ethylenimin;
- nitrosomethylurinstof;
- påføring af nitrater;
- akridinmalinger.
For mutationseffektivitethyppige behandlinger af mikroorganismen med små doser af mutagenet anvendes.
Medicin og bioteknologi
Fælles i betydningen af genetik for avl og medicin er, at i begge tilfælde giver videnskaben dig mulighed for at studere arveligheden af organismer, manifesteret i deres immunitet. Sådan viden er vigtig i kampen mod patogener.
Undersøgelsen af genetik inden for medicin giver dig mulighed for at:
- forhindre fødslen af børn med genetiske abnormiteter;
- forebygge og behandle arvelige patologier;
- studer miljøets indflydelse på arvelighed.
Følgende metoder bruges til dette:
- genealogisk - studiet af stamtræet;
- tvilling - matchende tvillingepar;
- cytogenetisk - undersøgelse af kromosomer;
- biokemisk - giver dig mulighed for at identificere mutante gyder i DNA;
- dermatoglyphic - hudmønsteranalyse;
- modeling og andre.
Moderne forskning har identificeret cirka 2.000 arvelige sygdomme. Mest psykiske lidelser. Studiet af genetik og udvælgelsen af mikroorganismer kan reducere forekomsten blandt befolkningen.
Fremskridt inden for genetik og selektion inden for bioteknologi gør det muligt at bruge biologiske systemer (prokaryoter, svampe og alger) i videnskab, industriel produktion, medicin og landbrug. Viden om genetik giver nye muligheder for udvikling af sådanne teknologier: energi- og ressourcebesparende, affaldsfri, videntung, sikker. I bioteknologifølgende metoder anvendes: celle- og kromosomudvælgelse, genteknologi.
Genetik og udvælgelse er videnskaber, der er uløseligt forbundet. Avlsarbejde afhænger i høj grad af den genetiske mangfoldighed af det oprindelige antal organismer. Det er disse videnskaber, der giver viden til udviklingen af landbrug, medicin, industri og andre områder af menneskelivet.
