Menneskeheten har lenge vært engasjert i valg av planter og dyr som er egnet for å møte befolkningens behov. Denne kunnskapen kombineres til vitenskap – seleksjon. Genetikk gir på sin side grunnlag for mer nøye utvalg og foredling av nye varianter og raser som har spesielle kvaliteter. I artikkelen vil vi vurdere beskrivelsen av disse to vitenskapene og funksjonene i deres anvendelse.
Hva er genetikk?
Vitenskapen om gener er en disiplin som studerer prosessen med overføring av arvelig informasjon og variasjonen til organismer gjennom generasjoner. Genetikk er det teoretiske grunnlaget for seleksjon, konseptet som er beskrevet nedenfor.
Vitenskapens oppgaver inkluderer:
- Studie av mekanismen for lagring og overføring av informasjon fra forfedre til etterkommere.
- Studien av implementeringen av slik informasjon i prosessen med individuell utvikling av organismen, tatt i betraktning påvirkningen fra miljøet.
- Studering av årsakene ogmekanismer for variasjon av levende organismer.
- Bestemmelse av forholdet mellom utvalg, variabilitet og arv som faktorer i utviklingen av den organiske verden.
Vitenskap er også involvert i å løse praktiske problemer, noe som viser viktigheten av genetikk for avl:
- Bestemmelse av seleksjonseffektivitet og valg av de mest hensiktsmessige hybridiseringstypene.
- Kontroll av utviklingen av arvelige faktorer for å forbedre objektet for å oppnå mer signifikante kvaliteter.
- Å oppnå arvelig modifiserte former med kunstige midler.
- Utvikling av tiltak rettet mot å beskytte miljøet, for eksempel mot påvirkning av mutagener, skadedyr.
- Kamp mot arvelige patologier.
- Gjør fremskritt med nye avlsmetoder.
- Søk etter andre metoder for genteknologi.
Vitenskapens objekter er: bakterier, virus, mennesker, dyr, planter og sopp.
Grunnleggende begreper brukt i vitenskap:
- Arvelighet er egenskapen til å bevare og overføre genetisk informasjon til etterkommere, iboende i alle levende organismer, som ikke kan tas bort.
- Gen er en del av et DNA-molekyl som er ansvarlig for en viss kvalitet til en organisme.
- Variabilitet er en levende organismes evne til å tilegne seg nye egenskaper og miste gamle i prosessen med ontogenese.
- Genotype - et sett med gener, arvegrunnlaget for en organisme.
- Fenotype - et sett med egenskaper som en organisme tilegner seg i prosessen med individutvikling.
stadier i utviklingen av genetikk
Utviklingen av genetikk og seleksjon har gått gjennom flere stadier. Tenk på periodene for dannelsen av vitenskapen om gener:
- Fram til 1900-tallet var forskning innen genetikk abstrakt, de hadde ikke noe praktisk grunnlag, men basert på observasjoner. Det eneste avanserte arbeidet på den tiden var studiet av G. Mendel, publisert i Proceedings of the Society of Naturalists. Men prestasjonen ble ikke utbredt og ble ikke gjort krav på før i 1900, da de tre forskerne oppdaget likheten mellom eksperimentene deres med Mendels forskning. Det var dette året som begynte å bli betraktet som tiden for genetikkens fødsel.
- Omtrent i 1900-1912 ble arveloven studert, avslørt under hybridologiske eksperimenter som ble utført på planter og dyr. I 1906 foreslo den engelske vitenskapsmannen W. Watson å innføre begrepene «gen» og «genetikk». Og etter 3 år foreslo V. Johannsen, en dansk vitenskapsmann, å introdusere begrepene "fenotype" og "genotype".
- Omtrent i 1912-1925 utviklet den amerikanske vitenskapsmannen T. Morgan og studentene hans kromosomteorien om arv.
- Rundt 1925-1940 ble mutasjonsmønstre først oppnådd. Russiske forskere G. A. Nadson og G. S. Filippov oppdaget påvirkningen av gammastråling på utseendet til muterende gener. S. S. Chetverikov bidro til utviklingen av vitenskap ved å fremheve genetiske og matematiske metoder for å studere variabiliteten til organismer.
- Fra midten av 1900-tallet til i dag har genetiske endringer blitt studert på molekylært nivå. På sluttenPå 1900-tallet ble det laget en DNA-modell, essensen av genet ble bestemt, og den genetiske koden ble dechiffrert. I 1969 ble et enkelt gen syntetisert for første gang, og senere ble det introdusert i en celle og endringen i arvelighet ble studert.
Methods of Genetic Science
Genetikk, som det teoretiske grunnlaget for avl, bruker visse metoder i sin forskning.
Disse inkluderer:
- Hybridiseringsmetode. Den er basert på å krysse arter med en ren linje, som er forskjellige i en (maksim alt flere) egenskaper. Målet er å oppnå hybridgenerasjoner, som lar oss analysere arten av arven til egenskaper og forvente å få avkom med de nødvendige egenskapene.
- Slektsforskningsmetode. Basert på analysen av slektstreet, som lar deg spore overføring av genetisk informasjon gjennom generasjoner, tilpasningsevne til sykdommer, og også å karakterisere verdien av et individ.
- Tvillingmetoden. Basert på sammenligning av monozygotiske individer, brukt når det er nødvendig å fastslå graden av påvirkning av paratypiske faktorer mens man ignorerer forskjeller i genetikk.
- Den cytogenetiske metoden er basert på analyse av kjernen og intracellulære komponenter, og sammenligner resultatene med normen for følgende parametere: antall kromosomer, antall armer og strukturelle egenskaper.
- Biokjemimetoden er basert på studiet av funksjonene og strukturen til visse molekyler. For eksempel brukes bruk av ulike enzymer ibioteknologi og genteknologi.
- Den biofysiske metoden er basert på studiet av polymorfismen til plasmaproteiner, som melk eller blod, som gir informasjon om mangfoldet av populasjoner.
- Monosommetoden bruker somatisk cellehybridisering som grunnlag.
- Den fenogenetiske metoden er basert på studiet av påvirkningen av genetiske og paratypiske faktorer på utviklingen av egenskapene til en organisme.
- Den populasjonsstatistiske metoden er basert på bruk av matematisk analyse i biologi, som gjør det mulig å analysere kvantitative egenskaper: beregning av gjennomsnittsverdier, indikatorer for variabilitet, statistiske feil, korrelasjon og annet. Bruken av Hardy-Weinberg-loven hjelper til med å analysere den genetiske strukturen til populasjonen, distribusjonsnivået av anomalier, og også å spore variasjonen til populasjonen ved bruk av ulike utvalgs alternativer.
Hva er utvalg?
Avl er en vitenskap som studerer metoder for å skape nye varianter og hybrider av planter, så vel som dyreraser. Det teoretiske grunnlaget for avl er genetikk.
Vitenskapens formål er å forbedre egenskapene til en organisme eller oppnå de egenskapene som er nødvendige for en person ved å påvirke arvelighet. Seleksjon kan ikke skape nye arter av organismer. Seleksjon kan betraktes som en av evolusjonsformene der kunstig seleksjon er til stede. Takket være henne får menneskeheten mat.
Vitenskapenes hovedoppgaver:
- kvalitativ forbedring av kroppens egenskaper;
- økning i produktivitet og utbytte;
- øke organismers motstand mot sykdommer, skadedyr, endringer i klimatiske forhold.
Det særegne er vitenskapens kompleksitet. Det er nært knyttet til anatomi, fysiologi, morfologi, taksonomi, økologi, immunologi, biokjemi, fytopatologi, planteproduksjon, husdyrhold og mange andre vitenskaper. Kunnskap om befruktning, pollinering, histologi, embryologi og molekylærbiologi er betydelig.
Prestasjonene til moderne avl lar deg kontrollere arven og variasjonen til levende organismer. Genetikkens betydning for avl og medisin gjenspeiles i målrettet kontroll av rekkefølgen av kvaliteter og mulighetene for å skaffe hybrider av planter og dyr for å dekke menneskelige behov.
stadier i utvalgsutvikling
Siden antikken har mennesket avlet og valgt ut planter og dyr til landbruksformål. Men slikt arbeid var basert på observasjon og intuisjon. Utviklingen av avl og genetikk skjedde nesten samtidig. Vurder stadiene i utvalgsutviklingen:
- Under utviklingen av avling og husdyravl begynte utvalget å bli massivt, og dannelsen av kapitalisme førte til selektivt arbeid på industrinivå.
- På slutten av 1800-tallet gjennomførte den tyske vitenskapsmannen F. Achard en studie og innpodet sukkerroer kvaliteten på økende avling. Engelske oppdrettere P. Shiref og F. Gallet studerte hvetesorter. I Russland ble Poltava Experimental Field opprettet, hvorstudier av hvetesortsammensetningen.
- Avl som vitenskap begynte å utvikle seg siden 1903, da en avlsstasjon ble organisert ved Moscow Agricultural Institute.
- På midten av 1900-tallet ble følgende funn gjort: loven om arvelig variabilitet, teorien om opprinnelsessentre for planter for kulturelle formål, økologiske og geografiske prinsipper for utvelgelse, kunnskap om kildematerialet til planter og deres immunitet. All-Union Institute of Applied Botany and New Cultures ble opprettet under ledelse av N. I. Vavilov.
- Forskning fra slutten av 1900-tallet og frem til i dag er kompleks, seleksjon har et nært samspill med andre vitenskaper, spesielt med genetikk. Det er laget hybrider med høy agroøkologisk tilpasning. Nåværende forskning fokuserer på å få hybrider til å være svært produktive og tåle biotiske og abiotiske stressfaktorer.
Utvalgsmetoder
Genetics vurderer mønstrene for overføring av arvelig informasjon og måter å kontrollere en slik prosess på. Avl bruker kunnskap fra genetikk og bruker andre metoder for å evaluere organismer.
De viktigste er:
- Utvalgsmetode. Seleksjon bruker naturlig og kunstig (ubevisst eller metodisk) seleksjon. En spesifikk organisme (individuelt utvalg) eller en gruppe av dem (masseseleksjon) kan også velges. Definisjonen av typen utvalg er basert på egenskapene til reproduksjon av dyr og planter.
- Hybridisering lar deg få nye genotyper. I metoden skilles det mellom intraspesifikk (kryssing skjer innenfor én art) og interspesifikk hybridisering (kryssing av ulike arter). Å utføre innavl lar deg fikse arvelige egenskaper samtidig som du reduserer levedyktigheten til organismen. Hvis utavl utføres i andre eller påfølgende generasjoner, mottar oppdretteren høyytende og resistente hybrider. Det er slått fast at med fjern kryssing er avkommet sterilt. Her uttrykkes genetikkens betydning for avl i muligheten for å studere gener og påvirke organismers fruktbarhet.
- Polyploidy er prosessen med å øke kromosomsett, som gjør det mulig å oppnå fruktbarhet i infertile hybrider. Det har blitt observert at noen dyrkede planter etter polyploidi har høyere fruktbarhet enn deres beslektede arter.
- Indusert mutagenese er en kunstig indusert prosess for mutasjon av en organisme etter behandling med et mutagen. Etter endt mutasjon mottar oppdretter informasjon om faktorens innflytelse på organismen og tilegnelse av nye kvaliteter av den.
- Cell engineering er designet for å konstruere en ny type celle gjennom dyrking, rekonstruksjon og hybridisering.
- Genteknologi lar deg isolere og studere gener, manipulere dem for å forbedre kvalitetene til organismer og avle frem nye arter.
Plants
I prosessen med å studere vekst, utvikling og seleksjon av nyttige egenskaper til planter, henger genetikk og seleksjon tett sammen. Genetikk innen plantelivsanalyse omhandlerspørsmål om å studere funksjonene ved deres utvikling og gener som sikrer normal dannelse og funksjon av kroppen.
Vitenskap studerer følgende områder:
- Utviklingen av én spesifikk organisme.
- Kontroll av anleggssignalsystemer.
- Genuttrykk.
- Mekanismer for interaksjon mellom planteceller og vev.
Avl sikrer på sin side skaping av nye eller forbedring av kvalitetene til eksisterende plantearter basert på kunnskapen som er oppnådd gjennom genetikk. Vitenskap blir studert og brukt med suksess, ikke bare av bønder og gartnere, men også av oppdrettere i forskningsorganisasjoner.
Bruken av genetikk i avl og frøproduksjon gjør det mulig å innpode nye kvaliteter i planter som kan være nyttige på ulike områder av menneskelivet, som medisin eller matlaging. Kunnskap om genetiske egenskaper gjør det også mulig å skaffe nye varianter av avlinger som kan vokse under andre klimatiske forhold.
Takket være genetikk bruker avl metoden for kryssing og individuell seleksjon. Utviklingen av vitenskapen om gener gjør det mulig å anvende metoder som polyploidi, heterose, eksperimentell mutagenese, kromosom- og genteknologi i avl.
Animal World
Utvalg og genetikk av dyr er grener av vitenskapen som studerer funksjonene i utviklingen av representanter for dyreverdenen. Takket være genetikk får en person kunnskap om arv, genetiske egenskaper og variasjonorganisme. Og utvalget lar deg velge for bruk kun de dyrene hvis egenskaper er nødvendige for mennesker.
I lang tid har folk valgt ut dyr som for eksempel er mer egnet til bruk i jordbruk eller jakt. Økonomiske egenskaper og eksteriør er av stor betydning for avlen. Dermed blir husdyr bedømt etter utseendet og kvaliteten til avkommet deres.
Bruk av kunnskap om genetikk i avl lar deg kontrollere avkom av dyr og deres nødvendige egenskaper:
- virusresistens;
- økning i melkemengde;
- individuell størrelse og kroppsbygning;
- klimatoleranse;
- fertilitet;
- avkom kjønn;
- eliminering av arvelige lidelser hos etterkommere.
Dyreavl har blitt utbredt, ikke bare for å møte de primære menneskelige behovene for ernæring. I dag kan du observere mange husdyrraser, kunstig oppdrettet, samt gnagere og fisk, som guppy. Avl og genetikk i husdyrhold bruker følgende metoder: hybridisering, kunstig inseminasjon, eksperimentell mutagenese.
Oppdrettere og genetikere står ofte overfor problemet med ikke-avl av arter blant den første generasjonen av hybrider og en betydelig reduksjon i fruktbarheten til avkom. Moderne forskere løser aktivt slike spørsmål. Hovedmålet med vitenskapelig arbeid er å studere kompatibilitetsmønstrene til kjønnsceller, fosteret og mors kropp på genetisk nivå.
Mikroorganismer
Moderne kunnskap om avl oggenetikk gjør det mulig å dekke menneskets behov for verdifulle matprodukter, som hovedsakelig hentes fra husdyrhold. Men oppmerksomheten til forskere tiltrekkes også av andre gjenstander i naturen - mikroorganismer. Vitenskapen har lenge trodd at DNA er en individuell egenskap og ikke kan overføres til en annen organisme. Men forskning har vist at bakteriell DNA med hell kan introduseres i plantekromosomer. Gjennom denne prosessen slår egenskapene som ligger i en bakterie eller virus rot i en annen organisme. Dessuten har påvirkningen av den genetiske informasjonen til virus på menneskelige celler lenge vært kjent.
Undersøkelsen av genetikk og seleksjon av mikroorganismer gjennomføres på kortere tid enn med planteproduksjon og husdyrhold. Dette skyldes rask reproduksjon og endring av generasjoner av mikroorganismer. Moderne metoder for avl og genetikk - bruk av mutagener og hybridisering - har gjort det mulig å skape mikroorganismer med nye egenskaper:
- Mutanter av mikroorganismer er i stand til oversyntese av aminosyrer og økt dannelse av vitaminer og provitaminer;
- mutanter av nitrogenfikserende bakterier kan akselerere planteveksten betydelig;
- Gjærorganismer har blitt avlet frem - encellede sopp og mange andre.
Opdrettere og genetikere bruker disse mutagenene:
- ultrafiolett;
- ioniserende stråling;
- etylenimin;
- nitrosomethylurea;
- påføring av nitrater;
- akridinmaling.
For mutasjonseffektivitethyppige behandlinger av mikroorganismen med små doser av mutagenet brukes.
Medisin og bioteknologi
Felles i betydningen av genetikk for avl og medisin er at i begge tilfeller lar vitenskapen deg studere arvelighet til organismer, manifestert i deres immunitet. Slik kunnskap er viktig i kampen mot patogener.
Studiet av genetikk innen medisin lar deg:
- hindre fødsel av barn med genetiske abnormiteter;
- forebygge og behandle arvelige patologier;
- studer miljøets påvirkning på arv.
Følgende metoder brukes til dette:
- genealogical - studiet av slektstreet;
- tvilling - matchende tvillingpar;
- cytogenetisk - studie av kromosomer;
- biokjemisk - lar deg identifisere mutante smug i DNA;
- dermatoglyphic - hudmønsteranalyse;
- modellering og andre.
Moderne forskning har identifisert omtrent 2000 arvelige sykdommer. Mest psykiske lidelser. Studiet av genetikk og seleksjon av mikroorganismer kan redusere forekomsten blant befolkningen.
Framskritt innen genetikk og seleksjon innen bioteknologi gjør det mulig å bruke biologiske systemer (prokaryoter, sopp og alger) i vitenskap, industriell produksjon, medisin og landbruk. Kunnskap om genetikk gir nye muligheter for utvikling av slike teknologier: energi- og ressursbesparende, avfallsfri, kunnskapsintensiv, trygg. I bioteknologifølgende metoder brukes: celle- og kromosomseleksjon, genteknologi.
Genetikk og seleksjon er vitenskaper som henger uløselig sammen. Avlsarbeidet avhenger i stor grad av det genetiske mangfoldet til det opprinnelige antallet organismer. Det er disse vitenskapene som gir kunnskap for utvikling av landbruk, medisin, industri og andre områder av menneskelivet.
