Urval och genetik: definitioner, koncept, utvecklingsstadier, utvecklingsmetoder och applikationsfunktioner

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 05:42

Mänskligheten har länge varit engagerad i urvalet av växter och djur som är lämpliga för att möta befolkningens behov. Denna kunskap kombineras till vetenskap - urval. Genetik ger i sin tur grunden för mer noggrann urval och förädling av nya sorter och raser som har speciella egenskaper. I artikeln kommer vi att överväga beskrivningen av dessa två vetenskaper och funktionerna i deras tillämpning.

Vad är genetik?

Vetenskapen om gener är en disciplin som studerar processen för överföring av ärftlig information och organismers variation genom generationer. Genetik är den teoretiska grunden för urval, vars koncept beskrivs nedan.

Vetenskapens uppgifter inkluderar:

• Studier av mekanismen för lagring och överföring av information från förfäder till ättlingar.
• Studien av implementeringen av sådan information i processen för individuell utveckling av organismen, med hänsyn tagen till miljöns påverkan.
• Studerar orsakerna ochmekanismer för variabilitet hos levande organismer.
• Bestämning av förhållandet mellan urval, variation och ärftlighet som faktorer i utvecklingen av den organiska världen.

Vetenskapen är också involverad i att lösa praktiska problem, vilket visar genetikens betydelse för avel:

• Bestämning av selektionseffektivitet och val av de lämpligaste typerna av hybridisering.
• Kontroll av utvecklingen av ärftliga faktorer för att förbättra objektet för att erhålla mer betydande egenskaper.
• Att erhålla ärftligt modifierade former på konstgjord väg.
• Utveckling av åtgärder som syftar till att skydda miljön, till exempel från påverkan av mutagena ämnen, skadedjur.
• Kämpa mot ärftliga patologier.
• Gör framsteg med nya avelsmetoder.
• Sök efter andra metoder för genteknik.

Vetenskapens föremål är: bakterier, virus, människor, djur, växter och svampar.

Grundläggande begrepp som används inom vetenskap:

• Ärftlighet är egenskapen att bevara och överföra genetisk information till ättlingar, inneboende i alla levande organismer, som inte kan tas bort.
• Gen är en del av en DNA-molekyl som är ansvarig för en viss kvalitet hos en organism.
• Variabilitet är en levande organisms förmåga att förvärva nya egenskaper och förlora gamla i processen för ontogenes.
• Genotyp - en uppsättning gener, den ärftliga grunden för en organism.
• Fenotyp - en uppsättning egenskaper som en organism förvärvar i processen för individutveckling.

stadier i utvecklingen av genetik

Utvecklingen av genetik och selektion har gått igenom flera stadier. Tänk på de perioder då vetenskapen om gener bildades:

1. Fram till 1900-talet var forskningen inom genetikområdet abstrakt, den hade ingen praktisk grund, utan baserades på observationer. Det enda avancerade arbetet på den tiden var studien av G. Mendel, publicerad i Proceedings of the Society of Naturalists. Men prestationen blev inte utbredd och gjordes inte anspråk på förrän 1900, när de tre forskarna upptäckte likheten mellan deras experiment och Mendels forskning. Det var detta år som började betraktas som tiden för genetikens födelse.
2. Ungefär 1900-1912 studerades ärftlighetens lagar, avslöjade under hybridologiska experiment som utfördes på växter och djur. 1906 föreslog den engelske vetenskapsmannen W. Watson införandet av begreppen "gen" och "genetik". Och efter 3 år föreslog V. Johannsen, en dansk vetenskapsman, att man skulle introducera begreppen "fenotyp" och "genotyp".
3. Ungefär 1912-1925 utvecklade den amerikanske vetenskapsmannen T. Morgan och hans elever kromosomteorin om ärftlighet.
4. Runt 1925-1940 erhölls mutationsmönster först. De ryska forskarna G. A. Nadson och G. S. Filippov upptäckte påverkan av gammastrålning på utseendet av muterande gener. S. S. Chetverikov bidrog till vetenskapens utveckling genom att lyfta fram genetiska och matematiska metoder för att studera organismers variabilitet.
5. Från mitten av 1900-talet till idag har genetiska förändringar studerats på molekylär nivå. I slutetPå 1900-talet skapades en DNA-modell, genens väsen bestämdes och den genetiska koden dechiffrerades. 1969 syntetiserades en enkel gen för första gången, och senare introducerades den i en cell och förändringen i dess ärftlighet studerades.

Methods of Genetic Science

Genetik, som den teoretiska grunden för avel, använder vissa metoder i sin forskning.

Dessa inkluderar:

• Hybridiseringsmetod. Det är baserat på att korsa arter med en ren linje, som skiljer sig i en (högst flera) egenskaper. Målet är att erhålla hybridgenerationer, vilket gör att vi kan analysera arten av nedärvning av egenskaper och förvänta oss att få avkomma med de nödvändiga egenskaperna.
• Släktforskningsmetod. Baserat på analysen av släktträdet, som låter dig spåra överföringen av genetisk information genom generationer, anpassningsförmåga till sjukdomar, och även för att karakterisera värdet av en individ.
• Tvillingmetoden. Baserat på jämförelse av monozygotiska individer, används när det är nödvändigt att fastställa graden av påverkan av paratypiska faktorer samtidigt som man ignorerar skillnader i genetik.
• Den cytogenetiska metoden är baserad på analys av kärnan och intracellulära komponenter och jämför resultaten med normen för följande parametrar: antalet kromosomer, antalet armar och strukturella egenskaper.
• Biokemimetoden bygger på studier av funktioner och struktur hos vissa molekyler. Till exempel används olika enzymer ibioteknik och genteknik.
• Den biofysiska metoden är baserad på studiet av polymorfismen hos plasmaproteiner, såsom mjölk eller blod, vilket ger information om mångfalden av populationer.
• Monosommetoden använder somatisk cellhybridisering som bas.
• Den fenogenetiska metoden är baserad på studiet av genetiska och paratypiska faktorers inverkan på utvecklingen av en organisms egenskaper.
• Den befolkningsstatistiska metoden är baserad på tillämpningen av matematisk analys inom biologin, vilket gör det möjligt att analysera kvantitativa egenskaper: beräkning av medelvärden, indikatorer på variabilitet, statistiska fel, korrelation och annat. Användningen av Hardy-Weinberg-lagen hjälper till att analysera populationens genetiska struktur, distributionsnivån av anomalier och även att spåra populationens variabilitet vid tillämpning av olika urvals alternativ.

Vad är urval?

Avel är en vetenskap som studerar metoder för att skapa nya sorter och hybrider av växter, såväl som djurraser. Den teoretiska grunden för avel är genetik.

Syftet med vetenskapen är att förbättra egenskaperna hos en organism eller erhålla i den de egenskaper som är nödvändiga för en person genom att påverka ärftlighet. Urval kan inte skapa nya arter av organismer. Selektion kan betraktas som en av de former av evolution där artificiell selektion förekommer. Tack vare henne får mänskligheten mat.

Vetenskapens huvuduppgifter:

• kvalitativ förbättring av kroppens egenskaper;
• ökning i produktivitet och avkastning;
• ökning av organismers motståndskraft mot sjukdomar, skadedjur, förändringar i klimatförhållanden.

Det speciella är vetenskapens komplexitet. Det är nära besläktat med anatomi, fysiologi, morfologi, taxonomi, ekologi, immunologi, biokemi, fytopatologi, växtodling, djurhållning och många andra vetenskaper. Kunskaper om befruktning, pollinering, histologi, embryologi och molekylärbiologi är betydande.

Prestationer av modern avel gör att du kan kontrollera ärftligheten och variationen hos levande organismer. Genetikens betydelse för avel och medicin återspeglas i den målmedvetna kontrollen av följden av kvaliteter och möjligheterna att få hybrider av växter och djur för att möta mänskliga behov.

Stader av urvalsutveckling

Sedan urminnes tider har människan avlat och v alt ut växter och djur för jordbruksändamål. Men ett sådant arbete byggde på iakttagelse och intuition. Utvecklingen av avel och genetik skedde nästan samtidigt. Tänk på stadierna i urvalsutvecklingen:

1. Under utvecklingen av växt- och boskapsuppfödning började urvalet bli massivt och kapitalismens bildande ledde till selektivt arbete på industriell nivå.
2. I slutet av 1800-talet genomförde den tyske vetenskapsmannen F. Achard en studie och ingjutna i sockerbetor kvaliteten på ökande skördar. Engelska uppfödarna P. Shiref och F. Gallet studerade vetesorter. I Ryssland skapades Poltava Experimental Field, därstudier av vetets sortsammansättning.
3. Avel som vetenskap började utvecklas sedan 1903, då en avelsstation organiserades vid Moskvas jordbruksinstitut.
4. I mitten av 1900-talet gjordes följande upptäckter: lagen om ärftlig föränderlighet, teorin om växternas ursprungscentra för kulturändamål, ekologiska och geografiska urvalsprinciper, kunskap om källmaterialet för växter och deras immunitet. All-Union Institute of Applied Botany and New Cultures skapades under ledning av N. I. Vavilov.
5. Forskning från slutet av 1900-talet till idag är komplex, urval samverkar nära med andra vetenskaper, särskilt med genetik. Hybrider med hög agroekologisk anpassning har skapats. Aktuell forskning fokuserar på att få hybrider att vara högproduktiva och motstå biotiska och abiotiska stressfaktorer.

Urvalsmetoder

Genetics överväger mönstren för överföring av ärftlig information och sätt att kontrollera en sådan process. Avel använder kunskap från genetik och använder andra metoder för att utvärdera organismer.

De viktigaste är:

• Urvalsmetod. Selektion använder naturligt och artificiellt (omedvetet eller metodiskt) urval. En specifik organism (individuellt urval) eller en grupp av dem (masselektion) kan också väljas. Definitionen av typen av urval baseras på egenskaperna hos reproduktionen av djur och växter.
• Hybridisering låter dig få nya genotyper. I metoden särskiljs intraspecifik (korsning sker inom en art) och interspecifik hybridisering (korsning av olika arter). Genom att utföra inavel kan du fixa ärftliga egenskaper samtidigt som du minskar organismens livsduglighet. Om utavel utförs i andra eller efterföljande generationer, får uppfödaren högavkastande och resistenta hybrider. Det har konstaterats att avkomman är steril vid korsning på avstånd. Här uttrycks genetikens betydelse för aveln i möjligheten att studera gener och påverka organismers fertilitet.
• Polyploidi är processen att öka kromosomuppsättningarna, vilket gör det möjligt att uppnå fertilitet i infertila hybrider. Det har observerats att vissa odlade växter efter polyploidi har högre fertilitet än deras besläktade arter.
• Inducerad mutagenes är en artificiellt inducerad process för mutation av en organism efter dess behandling med en mutagen. Efter mutationens slut får uppfödaren information om faktorns inverkan på organismen och förvärvet av nya egenskaper genom den.
• Cellteknik är utformad för att konstruera en ny typ av celler genom odling, rekonstruktion och hybridisering.
• Genteknik låter dig isolera och studera gener, manipulera dem för att förbättra organismernas egenskaper och föda upp nya arter.

Växter

I processen att studera tillväxt, utveckling och urval av användbara egenskaper hos växter, är genetik och urval nära sammanlänkade. Genetik inom området växtlivsanalys behandlarfrågor om att studera egenskaperna hos deras utveckling och gener som säkerställer kroppens normala bildning och funktion.

Vetenskapen studerar följande områden:

• Utvecklingen av en specifik organism.
• Kontroll av anläggningens signalsystem.
• Genuttryck.
• Mekanismer för interaktion mellan växtceller och vävnader.

Avel säkerställer i sin tur skapandet av nya eller förbättringar av egenskaperna hos befintliga växtarter baserat på den kunskap som erhållits genom genetik. Vetenskapen studeras och används framgångsrikt inte bara av bönder och trädgårdsmästare, utan också av uppfödare i forskningsorganisationer.

Användningen av genetik i förädling och fröproduktion gör det möjligt att ingjuta nya egenskaper hos växter som kan vara användbara inom olika områden av mänskligt liv, som medicin eller matlagning. Dessutom gör kunskap om genetiska egenskaper det möjligt att få nya sorter av grödor som kan växa under andra klimatförhållanden.

Tack vare genetiken använder avel metoden för korsning och individuellt urval. Utvecklingen av vetenskapen om gener gör det möjligt att tillämpa sådana metoder som polyploidi, heteros, experimentell mutagenes, kromosom- och genteknik i avel.

Animal World

Urval och genetik hos djur är vetenskapsgrenar som studerar egenskaperna hos utvecklingen av företrädare för djurvärlden. Tack vare genetik får en person kunskap om ärftlighet, genetiska egenskaper och variationorganism. Och urval gör att du endast kan välja ut de djur vars egenskaper är nödvändiga för människor.

Man har länge v alt ut djur som till exempel är mer lämpade att användas i jordbruk eller jakt. Ekonomiska egenskaper och exteriör har stor betydelse för aveln. Således bedöms lantbruksdjur efter utseendet och kvaliteten på deras avkomma.

Användningen av kunskap om genetik i aveln gör att du kan kontrollera djurens avkommor och deras nödvändiga egenskaper:

• virusresistens;
• ökning i mjölkavkastning;
• individuell storlek och kroppsbyggnad;
• klimattolerans;
• fertilitet;
• avkomma kön;
• eliminering av ärftliga störningar hos ättlingar.

Djuruppfödning har blivit utbredd inte bara för att tillgodose de primära mänskliga behoven av näring. Idag kan du observera många husdjursraser, artificiellt uppfödda, samt gnagare och fiskar, till exempel guppies. Avel och genetik inom djurhållningen använder följande metoder: hybridisering, artificiell insemination, experimentell mutagenes.

Uppfödare och genetiker står ofta inför problemet med att arter inte odlas bland den första generationen hybrider och en betydande minskning av avkommans fruktsamhet. Moderna forskare löser aktivt sådana frågor. Huvudsyftet med vetenskapligt arbete är att studera mönstren för kompatibilitet mellan könsceller, fostret och moderns kropp på genetisk nivå.

Mikroorganismer

Modern kunskap om avel ochgenetik gör det möjligt att tillgodose mänskliga behov av värdefulla livsmedelsprodukter, som huvudsakligen kommer från djurhållning. Men forskarnas uppmärksamhet lockas också av andra naturobjekt - mikroorganismer. Vetenskapen har länge trott att DNA är en individuell egenskap och inte kan överföras till en annan organism. Men forskning har visat att bakteriellt DNA framgångsrikt kan introduceras i växtkromosomer. Genom denna process slår de egenskaper som är inneboende i en bakterie eller virus rot i en annan organism. Dessutom har påverkan av den genetiska informationen från virus på mänskliga celler länge varit känd.

Studier av genetik och urval av mikroorganismer genomförs på kortare tid än med växtodling och djurhållning. Detta beror på den snabba reproduktionen och förändringen av generationer av mikroorganismer. Moderna metoder för avel och genetik - användning av mutagener och hybridisering - har gjort det möjligt att skapa mikroorganismer med nya egenskaper:

• Mutanter av mikroorganismer kan översyntes av aminosyror och ökad bildning av vitaminer och provitaminer;
• mutanter av kvävefixerande bakterier kan avsevärt påskynda växternas tillväxt;
• Jästorganismer har fötts upp - encelliga svampar och många andra.

Uppfödare och genetiker använder dessa mutagener:

• ultraviolett;
• joniserande strålning;
• etylenimin;
• nitrosomethylurea;
• applicering av nitrater;
• akridinfärger.

För mutationseffektivitetfrekventa behandlingar av mikroorganismen med små doser av mutagen används.

Medicin och bioteknik

Vanligt i betydelsen genetik för avel och medicin är att i båda fallen låter vetenskapen dig studera ärftligheten hos organismer, manifesterad i deras immunitet. Sådan kunskap är viktig i kampen mot patogener.

Studien av genetik inom medicinområdet låter dig:

• förhindra födseln av barn med genetiska avvikelser;
• förebygga och behandla ärftliga patologier;
• studera miljöns inverkan på ärftlighet.

Följande metoder används för detta:

• genealogical - studiet av släktträdet;
• tvilling - matchande tvillingpar;
• cytogenetisk - studie av kromosomer;
• biokemisk - låter dig identifiera mutanta gränder i DNA;
• dermatoglyphic - hudmönsteranalys;
• modellering och andra.

Modern forskning har identifierat cirka 2 000 ärftliga sjukdomar. Mest psykiska störningar. Studiet av genetik och urvalet av mikroorganismer kan minska förekomsten bland befolkningen.

Framsteg inom genetik och urval inom bioteknik gör det möjligt att använda biologiska system (prokaryoter, svampar och alger) inom vetenskap, industriell produktion, medicin och jordbruk. Kunskap om genetik ger nya möjligheter för utveckling av sådana tekniker: energi- och resursbesparande, avfallsfri, kunskapsintensiv, säker. Inom bioteknikföljande metoder används: cell- och kromosomselektion, genteknik.

Genetik och urval är vetenskaper som är oupplösligt sammanlänkade. Förädlingsarbetet beror till stor del på den genetiska mångfalden hos det initiala antalet organismer. Det är dessa vetenskaper som ger kunskap för utvecklingen av jordbruk, medicin, industri och andra områden av mänskligt liv.