Генетика (стр. 8 )

Плазмагенами определяется пестролистность кукурузы и других растений, цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС).

Следует обратить внимание на взаимосвязь генов хромосом и плазмагенов в формировании ряда признаков, в частности в наследовании ЦМС, и практическое использование ЦМС в селекции.

Вопросы для самопроверки

1.  Плазмагены, их материальная природа.

2.  Роль пластид и митохондрий в наследственности.

3.  Особенности наследования признаков, контролируемых плазмагенами.

4.  Цитоплазматическая мужская стерильность и ее использование для получения гибридных семян.

7. Изменчивость

Содержание темы: Типы изменчивости. Учение Иогансена о популяциях и чистых линиях. Модификационная (паратипическая) изменчивость. Непрерывная и дискретная изменчивость, изменчивость качественных и количественных признаков, значение признака. Средняя генотипическая оценка популяции и действительное популяционное среднее. Средний эффект гена. Селекционная или репродуктивная ценность. Отклонения, обусловленные доминированием и эпистазом. Мутационная изменчивость. Основные положения мутационной теории Гуго Де Фриза. Естественный (спонтанный) мутагенез. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости . Индуцированный мутагенез. Классификация мутаций по их действию на наследственные структуры клетки. Множественный аллелизм. Полиплоидия и др. изменения числа хромосом. Понятие о полиплоидии. Полиплоидные ряды. Классификация полиплоидов. Автополиплоидия. Аллополиплоидия. Анеуплоидия. Гаплоидия.

Цель и задачи темы. Сформировать представление о том, что наследственность и изменчивость пример диалектического единства противоположностей. Изучить классификацию изменчивости. Знать методы изучения модификационной изменчивости и закономерности, которым она подчиняется. Изучить основные типы мутационной изменчивости, их классификацию, индуцированный мутагенез, физические, химические мутагены, мутагены среды, и биологические, проблему прогнозирования и предотвращения возможных генетических последствий, использование индуцированного мутагенеза в селекции. Знать основные положения мутационной теории Гуго де Фриза и закон гомологических рядов наследственной изменчивости, сформулированный .

Проработав тему, надо знать и уметь:

- изложить своими славами все перечисленные положения темы;

- уметь вычислять и объяснять основные статистические показатели модификационной изменчивости;

- сформулировать положения теории мутаций и закона гомологических рядов;

- роль спонтанного и индуцированного мутагенеза в экосистемах и эволюционном процессе.

Теоретическая часть. Изменчивость проявляется в различиях между родственными особями. Она может быть наследственной и ненаследственной, в разделе 1 подробно рассматриваются эти понятия.

Модификационная изменчивость возникает под влиянием условий внешней среды и является следствием приспособительной (адаптивной реакции) генотипа данной особи на условия внешней среды в онтогенезе, когда идет развитие соответствующих признаков. Размах модификационной изменчивости определяется нормой реакции данного генотипа. Норма реакции – это совокупность всех возможных фенотипов, которые может образовать данный генотип в имеющихся условиях внешней среды. Модификационная изменчивость носит массовый, адаптивный характер. Модификационная изменчивость подчиняется статистическим закономерностям вариационного ряда. Раздел генетики (биологии), изучающий модификационную изменчивость признаков называется биометрия.

Основными показателями, характеризующими степень изменчивости является вариация δ2, среднее квадратическое отклонение – δ и коэффициент вариации Cv. Вычисляются также ошибки среднего арифметического, среднего квадратического отклонения, коэффициента изменчивости, нормированное отклонение, критерий достоверности t, критерий Стьюдента и строится вариационная кривая или гистограмма.

Мутационная изменчивость — это скачкообразное изменение генотипа, вызванное действиями факторов среды. Факторы, которые вызывают мутации, называют мутагенами.

В настоящее время разработано несколько принципов классификации мутаций. Универсальный характер для эукариот, прокариот и их вирусов имеют принципы классификации по характеру изменения генома (генные, хромасомные и геномные мутации), по проявлению в гетерозиготе (доминантные и рецессивные), по отклонению от нормы и дикого типа (прямые и реверсии), в зависимости от причин, вызывающих мутации (спонтанные и индуцированные).

Кроме этого, существуют и частные принципы классификации мутаций: по локализации в клетке (ядерные и цитоплазматические), по отношению к возможности наследования (генеративные наследуются половым путем, соматические наследуются при бесполом размножении), по фенотипическому проявлению (морфологические, физиологические и биохимические). Все виды мутаций и мутагены довольно хорошо изучены и доступно изложены в учебной литературе.

По своей природе мутагенные факторы делят на физические, химические и биологические. Следует хорошо усвоить характер действия этих мутагенов на организмы, уметь при необходимости квалифицированно их использовать, не допускать отрицательного их воздействия. Химические вещества с мутагенным эффектом необходимо исключить из состава пищевых добавок, красителей, консервантов, бытовой химии, пестицидов, гербицидов, удобрений и других средств химизации в сельском и других отраслях народного хозяйства.

Необходимо строго соблюдать правила охраны труда при работе с химическими веществами и правила санитарной гигиены в быту.

Среди множества разнообразных наследственных изменений виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Этот закон гомологических рядов в наследственной изменчивости сформулировал в 1920г. . Закон гомологических рядов позволяет селекционерам ориентироваться в создании нужных каких-то форм вида, если такие формы имеются у родственного вида

Вопросы для самопроверки

1.  Дайте классификацию изменчивости.

2.  Объясните смысл показателей модификационной изменчивости.

3.  Мутагенные факторы, особенности их действия на наследственность.

4.  Мутагенные факторы, особенности их действия на наследственность.

5.  Индуцированный мутагенез.

6.  Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости .

7.  Использование мутагенеза в селекции.

8.  Предотвращение мутагенного загрязнения среды и сохранение генофонда человека, животных и растений.

8. Полиплоидия и другие изменения числа хромосом

Содержание темы: Понятие о полиплоидии. Получение искусственных полиплоидов. Работы . Полиплоидные ряды. Классификация полиплоидов. Автоплоидия. Аллоплоидия. Анеуплоидия. Гаплоидия.

Цели и задачи: изучить явление полиплоидии, изучить методы получения полиплоидов, их селекционную ценность, роль полиплоидии у животных и человека.

Проработав тему, необходимо знать и уметь:

—  определить плоидность растений, отличительные признаки полиплоидов;

—  определить, какие типы гамет образуют разные полиплоиды;

—  обозначить, пользуясь знаками X и п, диплоидное число хромосом разных видов плоидности разных растений; привести примеры полиплоидных рядов; вызвать удвоение и увеличение числа хромосом при воздействии колхицианом.

Теоретическая часть. Как известно, все организмы одного биологического вида, несмотря на их возможные различия, имеют одинаковые геномы — характерную видовую совокупность постоянного числа хромосом гаплоидного набора.

В то же время могут происходить геномные мутации, связанные с изменением (увеличением или уменьшением) числа хромосом клеточного ядра. Под полиплоидией в широком смысле слова понимают изменение числа хромосом вообще.

Увеличение числа хромосом за счет генома одного биологического вида называют автополиплоидией, а если изменение числа хромосом происходит при межвидовой гибридизации в результате кратной суммы основных чисел геномов скрещиваемых видов, то ее называют аллополиплоидией (от греческого аллос— другой).

При некратном изменении числа хромосом в ядре по отношению к основ ному их числу в геноме называют анеуплоидией.

Увеличение числа хромосом в ядре приводит к увеличению объема клеток и до оптимального уровня плоидности увеличивается размер растений и его органов.

Лучше реагируют на удвоение числа хромосом виды, у которых небольшое число хромосом (например, рожь), а для некоторых видов (сахарная свекла, арбуз) оптимальным уровнем плоидности является триплоидный уровень. Но триплоиды стерильны, чем затрудняется их семеноводство.

При скрещивании двух разных видов или родов обычно получается бесплодное потомство, поскольку у них вследствие неродственных геномов конъюгация хромосом нормально проходить не может, и образуются нежизнеспособные гаметы. Следует обратить внимание на работы по отдаленной гибридизации, которые раскрыли механизм восстановления плодовитости межродовых гибридов путем удвоения (полиплоидизации) их хромосомного комплекса.

Анеуплоидные организмы происходят от гамет с измененным количеством хромосом. Среди таких анеуплоидных организмов могут быть: тетрасомики, у которых одна из хромосом генома представлена четыре раза и организм имеет на две хромосомы больше по сравнению с диплоидом — 2n1*+2, трисомики — 2n1*+l, моносомики — 2n1*-1, нуллисомики — 2n1*-2, тогда как нормальный дисомик имеет 2n.(* - номер гомологичной пары хромосом соответствующего кариотипа).

Следует заметить, что лишняя хромосома в какой-то гомологичной паре кариотипа менее отрицательно сказывается на организм, чем ее недостаток. Растения нуллисомики, выживают в крайне редких случаях. Все анеуплоиды характеризуются частичной или полной стерильностью.

Считается, что у человека возникает примерно 6% анеуплоидных зигот (гамет, следовательно, больше) и небольшая их доля развивается во взрослые особи, обладающие рядом физических и психических недостатков. Это болезнь Дауна у человека — трисомия по 21 паре хромосом, синдром Шерешевского — Тернера у женщин — моносомия по половой х-хромосоме и синдром Клайнфельтера у мужчин — полисомия по х-хромосоме и другие.