Генетика и Генетика и селекция

Определения и обозначения

Генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. Она изучает, как признаки передаются между поколениями и почему особи одного вида различаются. Эти закономерности помогают объяснять сходство и различия потомков, а также применять знания в селекции.

Наследственность — способность организмов передавать потомству свои признаки. Передача происходит благодаря генетической информации, которая содержится в клетках и определяет развитие организма. Наследственность позволяет признакам сохраняться из поколения в поколение.

Изменчивость — способность организмов приобретать различия. Благодаря ей даже родственные организмы могут отличаться друг от друга. Наследуемые различия дают селекционеру материал, из которого можно отбирать особей с полезными признаками.

Селекция — наука и практика создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Для этого человек отбирает организмы и применяет скрещивание и другие методы. Цель селекции — получить группы организмов с нужными и достаточно устойчивыми свойствами.

Как это устроено

Генетическая информация связана с генами — участками молекул ДНК, которые находятся в хромосомах. Хромосомы расположены в ядрах клеток, а при размножении наследственная информация передаётся от родителей потомству. Она влияет на развитие признаков, поэтому дети часто похожи на родителей, хотя проявление признака может зависеть и от условий среды.

Потомки одной пары родителей сходны с ними, потому что получают наследственную информацию от обоих родителей. При этом они не становятся точными копиями: у каждого потомка складывается собственное сочетание полученной информации. Различия могут возникать также из-за изменчивости, а условия среды способны повлиять на то, как признак проявится. Поэтому в потомстве сочетаются преемственность и разнообразие.

Наследственная изменчивость связана с изменениями или новыми сочетаниями генетической информации и может передаваться потомкам. Ненаследственная изменчивость возникает под влиянием условий среды, например питания, и сама по себе не обязательно меняет наследственную информацию. Для селекции особенно важны наследуемые различия: их можно сохранять и накапливать в следующих поколениях. Изменение, которое не передаётся потомству, не станет устойчивым свойством сорта или породы.

При искусственном отборе человек выбирает организмы с нужными признаками и оставляет их для размножения. Если отбирают растения с крупными плодами, вероятность получить потомство с этим признаком будет выше, когда он наследуется. Повторяя отбор в нескольких поколениях, селекционер увеличивает долю организмов с желательным свойством. Так человек направляет размножение в соответствии со своей целью.

Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по некоторым признакам. Она позволяет получить потомство, в котором могут сочетаться полезные свойства обоих родителей, например устойчивость к болезни и высокая урожайность. Применяют также отдалённую гибридизацию — скрещивание организмов разных видов — и использование мутационной изменчивости. Полученных потомков проверяют и отбирают, поскольку нужное сочетание признаков может проявляться не у всех и не всегда сохраняться в следующих поколениях.

Основные методы селекции и их применение

В таблице собраны методы, которые позволяют получать или выбирать организмы с нужными свойствами. Сначала определите, что делает селекционер: выбирает подходящих особей, скрещивает их или использует возникающие наследуемые изменения. Затем сопоставьте действие с целью и ожидаемым результатом.

Разбор задач

Различия по окраске цветков

Условие. В потомстве растения обнаружены различия по окраске цветков. Нужно определить проявившееся свойство и объяснить его значение для селекции. Не следует сразу считать, что любое различие обязательно передастся дальше. Сначала назовём явление, а затем установим, почему оно может быть полезно.

1. Разные варианты окраски означают, что потомки отличаются друг от друга.
2. Способность организмов приобретать различия называется изменчивостью.
3. Если различия наследуются, селекционер может выбрать растения с нужной окраской и проверить, появится ли она у их потомства.

Ответ. Проявилась изменчивость. Она важна как источник различий, среди которых можно отбирать растения с желательными признаками; для селекции особенно пригодны наследуемые различия.

Отбор растений с крупными плодами

Условие. Селекционер оставляет для размножения только растения с крупными плодами. Нужно определить метод и условие закрепления признака. Важно отличать целенаправленный выбор человека от случайного сохранения признака. Сам факт отбора ещё не доказывает, что потомки унаследуют крупные плоды.

1. Решение о том, какие растения размножать, принимает человек.
2. Следовательно, это искусственный отбор.
3. Чтобы признак закреплялся в потомстве, он должен быть наследуемым. Результат отбора проверяют, наблюдая за потомками в следующих поколениях.

Ответ. Применён искусственный отбор. Крупные плоды должны быть связаны с наследуемыми особенностями, иначе одного выбора родительских растений недостаточно для передачи признака потомству.

Скрещивание двух сортов

Условие. При скрещивании двух сортов получены потомки, сочетающие устойчивость одного сорта к болезни и высокую урожайность другого. Нужно назвать метод и объяснить, зачем оценивать потомство. В условии указано, что потомки получили желательное сочетание, но не сказано, будет ли оно устойчиво сохраняться. Поэтому результат скрещивания нужно проверить.

1. Селекционер скрещивает разные сорта, чтобы соединить их признаки.
2. Такой метод называется гибридизацией, а полученные организмы — гибридами.
3. Потомков оценивают, чтобы определить, у каких проявились нужные свойства и передаются ли они следующим поколениям.

Ответ. Использована гибридизация. Потомство отбирают и проверяют, потому что сочетание признаков может проявиться не у всех гибридов и не обязательно закрепится без дальнейшей селекции.

Типичные ошибки

Наследственность и изменчивость иногда считают противоположными явлениями, поскольку первая связана со сходством, а вторая — с различиями. На самом деле они действуют одновременно: потомки получают признаки родителей, но различаются сочетанием признаков и их проявлением. Проверьте себя вопросом: объясняет ли один процесс и сходство, и все различия? Для полного объяснения нужны оба понятия.

Любое изменение признака под влиянием среды не следует автоматически считать наследуемым. Так думают, потому что изменение заметно у самого организма и кажется новым свойством его потомства. Но воздействие среды может не менять генетическую информацию. Спросите себя, передаётся ли признак потомкам; если это не установлено, нельзя утверждать, что изменение наследуется.

Искусственный отбор не равен естественному: в первом случае выбор организмов для размножения целенаправленно делает человек. Путаница возникает потому, что оба процесса связаны с тем, какие особи оставляют потомство. Проверьте, кто или что определяет выбор: поставленная человеком цель означает искусственный отбор, а не целенаправленный выбор человека — естественный.

Скрещивание не гарантирует немедленного получения устойчивого сорта или породы. Ошибку допускают, принимая удачное сочетание признаков у отдельных потомков за готовый окончательный результат. Потомков оценивают и отбирают в последующих поколениях. Для самопроверки уточните, доказано ли, что нужные свойства сохраняются и передаются дальше.

Связь с другими темами

Для понимания генетики нужны знания о клетке, её ядре и хромосомах: в них связана организация наследственной информации. Размножение объясняет, как появляются потомки и почему признаки могут переходить между поколениями. Знание клеточного деления и образования половых клеток помогает проследить передачу признаков от родителей. Эти основы нужны и для решения задач о наследовании, и для изучения современных методов селекции.

Что запомнить

• Генетика изучает наследственность и изменчивость.
• Наследственность обеспечивает передачу признаков потомству.
• Изменчивость создаёт различия между организмами.
• Для селекции важны наследуемые различия.
• Искусственный отбор проводится человеком для получения организмов с нужными признаками.
• Гибридизация позволяет сочетать признаки разных организмов.