Az emberiség régóta foglalkozik a lakosság igényeinek megfelelő növények és állatok kiválasztásával. Ezt a tudást egyesítik a tudományba – a szelekcióba. A genetika pedig alapot ad a gondosabb szelekcióhoz és a különleges tulajdonságokkal rendelkező új fajták és fajták nemesítéséhez. A cikkben e két tudomány leírását és alkalmazásuk jellemzőit vesszük figyelembe.
Mi a genetika?
A gének tudománya egy olyan tudományág, amely az örökletes információk átvitelének folyamatát és az élőlények generációkon keresztüli változékonyságát vizsgálja. A genetika a szelekció elméleti alapja, melynek koncepcióját az alábbiakban ismertetjük.
A tudomány feladatai közé tartozik:
- Az információ tárolásának és továbbításának mechanizmusa az ősöktől a leszármazottakig.
- Az ilyen információk alkalmazásának tanulmányozása a szervezet egyéni fejlődési folyamatában, figyelembe véve a környezet hatását.
- Az okok tanulmányozása ésaz élő szervezetek változékonyságának mechanizmusai.
- A szelekció, a változékonyság és az öröklődés, mint a szerves világ fejlődési tényezői közötti kapcsolat meghatározása.
A tudomány is részt vesz a gyakorlati problémák megoldásában, ami jól mutatja a genetika tenyésztési jelentőségét:
- A szelekció hatékonyságának meghatározása és a legmegfelelőbb hibridizációs típusok kiválasztása.
- Az örökletes tényezők fejlődésének szabályozása a tárgy fejlesztése érdekében, hogy jelentősebb tulajdonságokat kapjon.
- Örökletesen módosított formák mesterséges úton történő megszerzése.
- A környezet védelmét célzó intézkedések kidolgozása, például a mutagének, kártevők hatása ellen.
- Küzdelem az örökletes patológiák ellen.
- Előrelépés az új tenyésztési módszerek terén.
- Keressen más géntechnológiai módszereket.
A tudomány tárgyai: baktériumok, vírusok, emberek, állatok, növények és gombák.
A tudományban használt alapfogalmak:
- Az öröklődés a genetikai információ megőrzésének és a leszármazottaknak való továbbításának tulajdonsága, amely minden élő szervezet velejárója, és amelyet nem lehet elvenni.
- A gén egy DNS-molekula része, amely egy szervezet bizonyos minőségéért felelős.
- A változékonyság az élő szervezet azon képessége, hogy új tulajdonságokat sajátítson el, és a régieket elveszítse az ontogenezis során.
- Genotípus – gének összessége, egy szervezet örökletes alapja.
- Fenotípus – olyan tulajdonságok összessége, amelyeket egy szervezet az egyed folyamata során sajátít elfejlesztés.
A genetika fejlődési szakaszai
A genetika és a szelekció fejlődése több szakaszon ment keresztül. Tekintsük a gének tudományának kialakulásának időszakait:
- A XX. századig a genetika területén végzett kutatások elvont, gyakorlati alapjuk nem volt, hanem megfigyeléseken alapultak. Az egyetlen haladó munka akkoriban G. Mendel tanulmánya volt, amely a Proceedings of the Society of Naturalists c. Ám az eredmény nem terjedt el széles körben, és csak 1900-ban hirdették ki, amikor a három tudós felfedezte kísérleteik és Mendel kutatásainak hasonlóságát. Ezt az évet kezdték a genetika születésének idejének tekinteni.
- Körülbelül 1900-1912-ben tanulmányozták az öröklődés törvényeit, amelyek a növényeken és állatokon végzett hibridológiai kísérletek során derültek ki. 1906-ban W. Watson angol tudós javasolta a "gén" és a "genetika" fogalmak bevezetését. És 3 év elteltével V. Johannsen dán tudós javasolta a „fenotípus” és a „genotípus” fogalmak bevezetését.
- Körülbelül 1912 és 1925 között T. Morgan amerikai tudós és tanítványai kidolgozták az öröklődés kromoszómaelméletét.
- 1925-1940 körül mutatták ki először a mutációs mintákat. G. A. Nadson és G. S. Filippov orosz kutatók felfedezték a gamma-sugárzás hatását a mutáló gének megjelenésére. S. S. Chetverikov hozzájárult a tudomány fejlődéséhez az élőlények variabilitásának tanulmányozására szolgáló genetikai és matematikai módszerek kiemelésével.
- A XX. század közepétől napjainkig a genetikai változásokat molekuláris szinten vizsgálták. A végénA 20. században létrehoztak egy DNS-modellt, meghatározták a gén lényegét, megfejtették a genetikai kódot. 1969-ben szintetizáltak először egy egyszerű gént, majd később egy sejtbe juttatták, és tanulmányozták öröklődésének változását.
A genetikai tudomány módszerei
A genetika, mint a tenyésztés elméleti alapja, bizonyos módszereket alkalmaz kutatásai során.
Ezek a következők:
- Hibridizációs módszer. Alapja a fajok tiszta vonallal való keresztezése, amelyek egy (maximum több) tulajdonságban különböznek egymástól. A cél a hibrid nemzedékek megszerzése, ami lehetővé teszi, hogy elemezzük a tulajdonságok öröklődésének természetét, és elvárjuk a szükséges tulajdonságokkal rendelkező utódok megszerzését.
- Genealógiai módszer. A családfa elemzése alapján, amely lehetővé teszi a genetikai információk generációkon keresztüli átadását, a betegségekhez való alkalmazkodást, valamint az egyed értékének jellemzését is.
- Iker módszer. Egypetéjű egyedek összehasonlítása alapján, akkor használatos, ha a genetikai különbségek figyelmen kívül hagyásával meg kell határozni a paratipikus tényezők befolyásának mértékét.
- A citogenetikai módszer a sejtmag és az intracelluláris komponensek elemzésén alapul, az eredményeket összehasonlítva a következő paraméterek normájával: kromoszómák száma, karjaik száma és szerkezeti jellemzői.
- A biokémia módszere bizonyos molekulák funkcióinak és szerkezetének vizsgálatán alapul. Például különféle enzimek felhasználását alkalmazzákbiotechnológia és géntechnológia.
- A biofizikai módszer a plazmafehérjék, például a tej vagy a vér polimorfizmusának vizsgálatán alapul, amely információt nyújt a populációk sokféleségéről.
- A monoszóma módszer a szomatikus sejthibridizációt veszi alapul.
- A fenogenetikai módszer a genetikai és paratipikus tényezőknek a szervezet tulajdonságainak fejlődésére gyakorolt hatásának vizsgálatán alapul.
- A populációs statisztikai módszer a matematikai elemzés biológiában történő alkalmazásán alapul, amely lehetővé teszi a mennyiségi jellemzők elemzését: átlagértékek kiszámítása, változékonysági mutatók, statisztikai hibák, korreláció és egyebek. A Hardy-Weinberg törvény alkalmazása segít a populáció genetikai szerkezetének, az anomáliák eloszlási szintjének elemzésében, valamint a populáció változékonyságának nyomon követésében a különféle szelekciós lehetőségek alkalmazásakor.
Mi a kijelölés?
A tenyésztés olyan tudomány, amely új növényfajták és hibridek, valamint állatfajták létrehozásának módszereit vizsgálja. A tenyésztés elméleti alapja a genetika.
A tudomány célja, hogy az öröklődés befolyásolásával javítsa egy szervezet tulajdonságait, vagy megszerezze benne az ember számára szükséges tulajdonságokat. A szelekció nem hozhat létre új élőlényfajokat. A szelekciót az evolúció egyik formájának tekinthetjük, amelyben jelen van a mesterséges szelekció. Hála neki, az emberiség élelmiszerrel van ellátva.
A tudomány fő feladatai:
- a test jellemzőinek minőségi javítása;
- termelékenység és hozamnövekedés;
- szervezetek betegségekkel, kártevőkkel, éghajlati viszonyok változásaival szembeni ellenálló képességének növelése.
A sajátosság a tudomány összetettsége. Szorosan kapcsolódik az anatómiához, élettanhoz, morfológiához, taxonómiához, ökológiához, immunológiához, biokémiához, növénykórtanhoz, növénytermesztéshez, állattenyésztéshez és sok más tudományhoz. A megtermékenyítés, beporzás, szövettan, embriológia és molekuláris biológia ismerete fontos.
A modern tenyésztés eredményei lehetővé teszik az élő szervezetek öröklődésének és változékonyságának szabályozását. A genetika fontossága a nemesítésben és az orvoslásban a minőségek egymásutániságának céltudatos ellenőrzésében, valamint az emberi szükségletek kielégítésére szolgáló növény- és állathibridek előállítási lehetőségeiben tükröződik.
A kiválasztás fejlesztésének szakaszai
Az ember ősidők óta tenyészt és szelektál növényeket és állatokat mezőgazdasági célokra. De az ilyen munka megfigyelésen és intuíción alapult. A tenyésztés és a genetika fejlődése szinte egyszerre ment végbe. Tekintsük a kiválasztás fejlesztésének szakaszait:
- A növény- és állattenyésztés fejlődése során a szelekció tömegessé kezdett válni, a kapitalizmus kialakulása pedig ipari szintű szelektív munkához vezetett.
- A 19. század végén a német tudós, F. Achard tanulmányt végzett, és a cukorrépába bevezette a növekvő hozam minőségét. P. Shiref és F. Gallet angol nemesítők a búzafajtákat tanulmányozták. Oroszországban létrehozták a Poltava Kísérleti Területet, ahola búza fajtaösszetételének vizsgálata.
- A nemesítés mint tudomány 1903 óta kezdett fejlődni, amikor a Moszkvai Mezőgazdasági Intézetben tenyésztőállomást szerveztek.
- A XX. század közepére a következő felfedezések születtek: az öröklődő változékonyság törvénye, a kulturális célú növények származási központjainak elmélete, a szelekció ökológiai és földrajzi elvei, ismeretek a növény forrásanyagáról. növények és immunitásuk. Az All-Union Institute of Alkalmazott Botanika és Új Kultúrák N. I. Vavilov vezetésével jött létre.
- A 20. század végétől napjainkig tartó kutatások összetettek, a szelekció szoros kölcsönhatásban áll más tudományokkal, különösen a genetikával. Magas agroökológiai adaptációjú hibrideket hoztak létre. A jelenlegi kutatások arra összpontosítanak, hogy a hibrideket nagy termőképességűvé, valamint biotikus és abiotikus stresszhatásokkal szembeni ellenállóképességre tegyék.
Kiválasztási módszerek
A genetika figyelembe veszi az örökletes információk átvitelének mintáit és az ilyen folyamatok szabályozásának módjait. A nemesítés a genetikából szerzett ismereteket és más módszereket használ az élőlények értékelésére.
A főbbek:
- Kiválasztási mód. A szelekció természetes és mesterséges (tudattalan vagy módszeres) szelekciót alkalmaz. Egy adott organizmus (egyedi szelekció) vagy ezek csoportja (tömegszelekció) is kiválasztható. A szelekció típusának meghatározása az állatok és növények szaporodásának sajátosságain alapul.
- A hibridizáció lehetővé teszi új genotípusok előállítását. A módszerben megkülönböztetünk intraspecifikus (a keresztezés egy fajon belül történik) és interspecifikus hibridizációt (különböző fajok keresztezése). A beltenyésztés végrehajtása lehetővé teszi az örökletes tulajdonságok rögzítését, miközben csökkenti a szervezet életképességét. Ha a tenyésztést a második vagy az azt követő generációkban végzik, akkor a tenyésztő magas hozamú és rezisztens hibrideket kap. Megállapítást nyert, hogy távoli keresztezéssel az utódok sterilek. Itt a genetika tenyésztési jelentősége a gének tanulmányozásának és az élőlények termékenységének befolyásolásának lehetőségében fejeződik ki.
- A poliploidia a kromoszómakészletek növekedésének folyamata, amely lehetővé teszi a termékenység elérését a terméketlen hibridekben. Megfigyelték, hogy a poliploidia után egyes kultúrnövények termékenysége magasabb, mint rokon fajai.
- Az indukált mutagenezis egy szervezet mesterségesen előidézett mutációs folyamata, miután azt mutagénnel kezelték. A mutáció befejeződése után a tenyésztő tájékoztatást kap a faktor szervezetre gyakorolt hatásáról és az általa új tulajdonságok elsajátításáról.
- A sejttervezés célja egy új típusú sejt létrehozása tenyésztés, rekonstrukció és hibridizáció révén.
- A géntechnológia lehetővé teszi a gének izolálását és tanulmányozását, manipulálását az élőlények minőségének javítása és új fajok tenyésztése érdekében.
Növények
A növények növekedésének, fejlődésének és hasznos tulajdonságainak szelekciójának vizsgálata során a genetika és a szelekció szorosan összefügg egymással. A genetika a növényi életelemzés területén foglalkozikfejlődésük sajátosságainak és a szervezet normális kialakulását és működését biztosító gének tanulmányozásának kérdései.
A tudomány a következő területeket tanulmányozza:
- Egy adott organizmus fejlődése.
- Üzemi jelzőrendszerek vezérlése.
- Gén kifejezés.
- A növényi sejtek és szövetek közötti kölcsönhatás mechanizmusai.
A nemesítés pedig biztosítja a genetikán keresztül szerzett ismeretek alapján a meglévő növényfajok újdonságok létrehozását vagy minőségi javulását. A tudományt nemcsak a gazdálkodók és kertészek tanulmányozzák és sikeresen alkalmazzák, hanem a tenyésztők is kutatószervezetekben.
A genetika nemesítésben és vetőmagtermesztésben való felhasználása lehetővé teszi olyan új tulajdonságok meghonosítását a növényekben, amelyek hasznosak lehetnek az emberi élet különböző területein, például az orvostudományban vagy a főzésben. Ezenkívül a genetikai jellemzők ismerete lehetővé teszi olyan új növényfajták előállítását, amelyek más éghajlati körülmények között is növekedhetnek.
A genetikának köszönhetően a tenyésztés a keresztezés és az egyedszelekció módszerét alkalmazza. A gének tudományának fejlődése lehetővé teszi olyan módszerek alkalmazását a nemesítésben, mint a poliploidia, a heterózis, a kísérleti mutagenezis, a kromoszóma- és a géntechnológia.
Állatvilág
Az állatok szelekciója és genetikája olyan tudományág, amely az állatvilág képviselőinek fejlődési jellemzőit vizsgálja. A genetikának köszönhetően az ember ismereteket szerez az öröklődésről, a genetikai jellemzőkről és a változékonyságrólszervezet. A kiválasztással pedig csak azokat az állatokat választhatja ki használatra, amelyek tulajdonságaira az ember számára szükség van.
Az emberek hosszú ideje olyan állatokat választanak ki, amelyek például alkalmasabbak a mezőgazdaságban vagy a vadászatban való felhasználásra. A tenyésztés szempontjából nagy jelentősége van a gazdasági tulajdonságoknak és a külsőnek. Így a haszonállatokat utódaik megjelenése és minősége alapján ítélik meg.
A genetikai ismeretek felhasználása a tenyésztésben lehetővé teszi az állatok utódainak és szükséges tulajdonságaik ellenőrzését:
- vírusellenállás;
- tejhozam növekedése;
- egyéni méret és testalkat;
- klíma tolerancia;
- termékenység;
- utód neme;
- örökletes rendellenességek megszüntetése a leszármazottaknál.
Az állattenyésztés nem csak az elsődleges emberi táplálkozási szükségletek kielégítése érdekében terjedt el. Ma számos háziállatfajtát lehet megfigyelni, mesterségesen tenyésztve, valamint rágcsálókat és halakat, például guppikat. Az állattenyésztésben a tenyésztés és a genetika a következő módszereket alkalmazza: hibridizáció, mesterséges megtermékenyítés, kísérleti mutagenezis.
A tenyésztők és a genetikusok gyakran szembesülnek azzal a problémával, hogy a hibridek első nemzedékében a fajok nem szaporodnak, és jelentősen csökken az utódok termékenysége. A modern tudósok aktívan megoldják ezeket a kérdéseket. A tudományos munka fő célja az ivarsejtek, a magzat és az anyai test kompatibilitási mintáinak genetikai szintű vizsgálata.
Mikroorganizmusok
Korszerű tenyésztési ismeretek ésa genetika lehetővé teszi az emberi szükségletek kielégítését értékes élelmiszertermékek iránt, amelyeket főként állattenyésztésből nyernek. De a tudósok figyelmét a természet más objektumai - a mikroorganizmusok - is vonzzák. A tudomány régóta úgy gondolja, hogy a DNS egyéni tulajdonság, és nem vihető át más szervezetre. De a kutatások kimutatták, hogy a bakteriális DNS sikeresen bejuttatható a növényi kromoszómákba. Ezzel a folyamattal egy baktériumban vagy vírusban rejlő tulajdonságok gyökeret vernek egy másik szervezetben. A vírusok genetikai információinak emberi sejtekre gyakorolt hatása is régóta ismert.
A genetika vizsgálata és a mikroorganizmusok szelekciója rövidebb idő alatt történik, mint a növénytermesztésnél és az állattenyésztésnél. Ennek oka a mikroorganizmusok gyors szaporodása és generációinak változása. A modern tenyésztési és genetikai módszerek – a mutagének használata és a hibridizáció – lehetővé tették új tulajdonságokkal rendelkező mikroorganizmusok létrehozását:
- A mikroorganizmusok mutánsai képesek az aminosavak túlszintézisére, valamint a vitaminok és provitaminok fokozott képződésére;
- a nitrogénmegkötő baktériumok mutánsai jelentősen felgyorsíthatják a növények növekedését;
- Tenyésztettek élesztő szervezeteket – egysejtű gombákat és sok mást.
A tenyésztők és genetikusok ezeket a mutagéneket használják:
- ultraibolya;
- ionizáló sugárzás;
- etilénimin;
- nitrozometil-karbamid;
- nitrátok alkalmazása;
- akridin festékek.
A mutáció hatékonyságáérta mikroorganizmusok gyakori kezelése kis dózisú mutagénnel történik.
Orvostudomány és biotechnológia
A genetika tenyésztési és gyógyászati szempontból közös jelentése, hogy a tudomány mindkét esetben lehetővé teszi az élőlények immunitásukban megnyilvánuló öröklődésének tanulmányozását. Az ilyen ismeretek fontosak a kórokozók elleni küzdelemben.
A genetika tanulmányozása az orvostudomány területén lehetővé teszi, hogy:
- megakadályozza a genetikai rendellenességgel rendelkező gyermekek születését;
- örökletes patológiák megelőzése és kezelése;
- tanulmányozza a környezet hatását az öröklődésre.
Ehhez a következő módszereket használjuk:
- genealógiai - a családfa tanulmányozása;
- iker – megfelelő ikerpár;
- citogenetikai - kromoszómák vizsgálata;
- biokémiai – lehetővé teszi mutáns sikátorok azonosítását a DNS-ben;
- dermatoglifikus - bőrmintázat-elemzés;
- modellezés és mások.
A modern kutatás körülbelül 2000 öröklött betegséget azonosított. Leginkább mentális zavarok. A genetika tanulmányozása és a mikroorganizmusok szelekciója csökkentheti az előfordulást a lakosság körében.
A genetika és a biotechnológia szelekciójának fejlődése lehetővé teszi a biológiai rendszerek (prokarióták, gombák és algák) felhasználását a tudományban, az ipari termelésben, az orvostudományban és a mezőgazdaságban. A genetikai ismeretek új lehetőségeket nyújtanak az ilyen technológiák fejlesztéséhez: energia- és erőforrás-takarékos, hulladékmentes, tudásintenzív, biztonságos. A biotechnológiábana következő módszereket alkalmazzák: sejt- és kromoszómaszelekció, géntechnológia.
A genetika és a szelekció olyan tudományok, amelyek elválaszthatatlanul összefüggenek. A tenyésztési munka nagyban függ az élőlények kezdeti számának genetikai sokféleségétől. Ezek a tudományok adnak ismereteket a mezőgazdaság, az orvostudomány, az ipar és az emberi élet más területeinek fejlődéséhez.
