Основи генетики

69. Динаміка аутогамних популяцій і їх генетична структура Ситуація з аутогамними рослинами заслуговує особливого згадування

Багато груп однолітніх трав'янистих квіткових рослин і деякі групи багаторічних рослин аутогамні, тобто автоматично самозапилюються й самозапліднюються й, таким чином, розмножуються статевим шляхом, будучи, однак, унипарентальними. Аутогамія й інбридинг звичайно не бувають повними й доповнюються до деякої міри перехресним запиленням. Перехресне запилення, незважаючи на його невелику частку в загальному розмноженні

аутогамної рослини, з біологічної точки зору виявляється достатнім для об'єднання особин у частково перехресні між собою популяції, а цих популяцій - у види.

70. Динаміка алогамних популяцій і їх генетична структура

Найважливішим критерієм класифікації статевих процесів є походження ядер, які беруть участь у каріогамії. Якщо ці ядра походять із двох відособлених організмів, чиї клітини зазнають плазмогамії, то має місце алогамний процес (алогамія). Якщо ж обидва ядра походять з одного організму, причому іноді навіть з однієї або сусідніх клітин,-- спостерігається

автогамний процес (автогамія).Окрім основних типів статевого процесу, у грибів описано ряд проміжних варіантів, при яких взаємодію здійснюють різноякісні структури. Серед цих явищ найбільш поширеними є два: гамето-гаметангіогамія та сомато-гаметангіогамія.

-- Гамето-гаметангіогамія -- це злиття в ході статевого процесу гаметангію з гаметою. При цьому чоловіча структура є гаметангієм, а жіноча -- гаметою (оосферою). Цей варіант статевого процесу є основним для міцеліальних Peronosporomycota (Saprolegnia). Слід зазначити, що традиційно цей процес називають оогамією, що, втім, видається неточним, оскільки класична оогамія передбачає злиття двох оформлених гамет.

-- Сомато-гаметангіогамія -- це злиття соматичної клітини з гаметангієм. Відома у деяких Ascomycota (Ascobolus, Neurospora) й представлена в них заплідненням жіночого гаметангію конідією або вегетативногіфою.

71. Фактори генетичної динаміки популяцій

До найважливіших параметрів, що характеризують популяцію,відносять чисельність, мінливість, структурованість і особливості розмноження (системи схрещування), а також частоти генів (алелів) та генотипів. Ці параметри разом з іншими зумовлюють унікальність ге-

нофонду популяції та її генетичну структуру. Чисельність популяції та її динаміка є вагомими показниками стану популяції. Не менш важливим параметром є так звана ефективна чисельність популяції (Ne). Справа в тому, що не всі особини, якіздатні залишати нащадків, насправді роблять репродуктивний внесок у відтворення популяції. У найпростішому випадку Ne можна визначити як чисельність особин, які залишають потомство. Якщо чисельності самців Nm і самок Nf приблизно однакові (вважаючи, що всі самці й самки є репродуктивно спроможними), то ефективна чисельність популяції просто дорівнює їхній сумі:

Ne = Nm + Nf.

72. Реципроктні зворотні і аналізуючи схрещування

Аналізує схрещування - схрещування гібридної особини з особиною, гомозиготною по рецесивних аллелям, тобто "аналізатором". Сенс аналізує схрещування полягає в тому, що нащадки від аналізує схрещування обов'язково несуть один рецесивний алель від "аналізатора", на тлі якого повинні проявитися аллели, отримані від аналізованого організму. Для аналізує схрещування (виключаючи випадки взаємодії генів) характерно збіг розщеплення за фенотипом з розщепленням за генотипом серед нащадків. Таким чином, аналізує схрещування дозволяє визначити генотип і співвідношення гамет різного типу, утворених аналізованої особиною.

Реципрокні схрещування - два експерименти зі схрещування, що характеризуються прямо протилежним поєднанням статі і досліджуваної ознаки. В одному експерименті самця, що має певний домінантний ознака , схрещують з самкою, що має рецесивний ознака . У другому, відповідно, схрещують самку з домінантною ознакою і самця з рецесивним ознакою.

Використовується для визначення ролі статі в успадкування ознаки [1] , а також дозволяє визначити, від якого з батьків передаються потомству цитоплазматичні спадкові фактори [2] . Для проведення реципрокного схрещування батьківські форми повинні бути чистими лініями

73. Культура тканин. Використання в генетико-селекційних дослідах

КУЛЬТУРА ТКАНИН РОСЛИНИ - здатність рослинних клітин розмножуватися на штучних поживних середовищах. Заснована на вирощуванні в тривалій пересадковою культура тканин рослин у вигляді недиференційованої каллусной маси в стерильних умовах. У природі каллусообразованіе зустрічається в основному як реакція на ушкодження рослини, коли на місці рани утворюється наріст, а в культурі тканини всі рослинні клітини перетворюються в каллусние. Каллус рослин легко утворюються на експлантати з різних органів: відрізків стебла, листків, кореня, проростків насіння, фрагментів паренхіми тканини бульби, органів квітки, плодів, зародків і т. д.

Культура тканин рослини служить джерелом значної генетичної мінливості, яку називають сомаклональной. Завдяки цій особливості культуру тканини стали інтенсивно використовувати в генетико-селекційних дослідженнях для поліпшення властивостей рослин. Сомаклональная мінливість представляє основу для отримання клітинних ліній і штамів з високою биосинтетической здатністю. Для збільшення спектра мінливості використовують мутагенез та селекцію на клітинному рівні найбільш продуктивних клітинних ліній. Отримання мутантних клітинних ліній в самому найближчому майбутньому буде доповнено методами створення продуктивних штамів шляхом гібридизації соматичних клітин і генетичної інженерії

74. Статистичний характер розчеплення по критерію Xі- квадрат

Перш ніж з'ясовувати причини та механізми відхилень, у кожному конкретному випадку слід відповісти на питання, чи дійсно має місце таке відхилення від очікуваного за Менделем розподілу ознак. Адже відсутність відповідності між очікуваним та реальним співвідношенням фенотипів може бути викликана просто випадковими від-

Формальна генетика: закономірності спадкування ознак хиленнями. Проілюструємо це на простому прикладі підкидання монеток з наступним падінням орлом або решкою. Зрозуміло, що ймовірість падіння на орла / решку становить 1/2, тобто очікуване співвід-

ношення падінь дорівнює 1 : 1. Конкретно на 10 підкидань має бути приблизно 5 падінь на орла та 5 . на решку. Ключовим у попередньому реченні є слово "приблизно" . чим більше буде підкидань, тим ближчим до очікуваного буде результат. Через випадкові відхилення зазвичай

(у чому можна легко переконатися) спостерігаються співвідношення на кшталт 3.7 падінь на орла та 7.3 на решку (а 7 : 3 = 2,333:1, що суттєво відрізняється від теоретично очікуваного співвідношення). Отже, випадкові відхилення можуть приводити до різниці між теоретично очікуваними розщепленнями та такими, що спостерігаються в досліді. Чим більший розмір вибірки, тим меншими будуть такі відхилення. Якщо експериментальні дані відрізняються від теоретично очікуваних тільки за рахунок випадкових відхилень, то кажуть, що виправдовується нульова гіпотеза. У протилежному разі необхідно запропонувати інше пояснення розщепленням, які спостерігаються, а отже, запропонувати іншу гіпотезу.

Для оцінки нульової гіпотези в математичній статистиці користуються ч2-критерієм.

75. Ефективність відбору з популяціях і чистих лініях

Мендель узяв для схрещування дві попередньо отримані ним чисті (генетичні) лінії . так називають групи особин, які стабільновідновлюють у низці поколінь одні й ті самі спадково константні ознаки. Тобто батьківські форми (Мендель установив це за кінцевим результатом) були гомозиготами за алелями А та а із насінням відповідно жовтого та зеленого кольору (рис. 3.1). У першому поколінні після об'єднання гамет двох типів (кожен із батьків продукує гамети тільки одного типу) усі особини були гетерозиготами жовтого кольору . виявлявся тільки домінантний алель, а ознака іншого батька (рецесивна)

Генетика не спостерігалася. Це явище стало основою для формулювання першогозакону Менделя (або закону одноманітності гібридів першого покоління):у першому поколінні від схрещування гомозигот із домінантною тарецесивною ознаками виявляється тільки домінантна ознака.

76. Система схрещувань для визначення локалізації генів

Гібридизація - процес одержання гібридів, який грунтується на об'єднанні генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Гібриди утворюються в результаті статевого процесу або з'єднання нестатевих клітин. В останньому випадку ядра таких гібридних клітин можуть зливатися з утворенням спільного ядра або ж залишаються відокремленими одне від одного. Гібридизація можлива як у межах одного виду (внутрішньовидова), так і між особинами різних видів (міжвидова або віддалена). Внутрішньовидове схрещування буває спорідненим і неспорідненим.

Неспоріднене схрещування. Явище гетерозису. Неспоріднене схрещування, або аутбридинг (від англ. аут - поза) - гібридизація організмів, які не мають тісних родинних зв'язків, тобто представників різних ліній, сортів чи порід одного виду. Неспорідненими вважають особин, у яких немає спільних предків принаймні протягом попередніх шести поколінь. Неспоріднене схрещування застосовують для поєднання у потомстві цінних властивостей, притаманних різним лініям, породам чи сортам. За своїми генетичними наслідками воно прямо протилежне інбридингу. Віддалена гібридизація. Подолання стерильності міжвидових гібридів. Перспективним методом селекційної роботи є віддалена гібридизація - схрещування особин, які належать до різних видів і навіть родів з метою поєднання у гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів.

77. Амфідиплодія у зернових та овочевих культур

Амфідіплоід - організм, що виник на основі міжвидової гібридизації і має два диплоїдних набору хромосом (по одному диплоїдний набір від кожного виду) Вперше міжродової плідний аллотетраплоід отриманий Г. Д. Карпеченко від схрещування редьки і капусти. Потім були виведені амфідіплоіди між житом і пшеницею - тритикале, пшеницею і пирієм - пшенично-пирійні гібриди, які поєднують морфологічні ознаки початкових видів. Тритикале за врожайністю, поживної цінності перевершує обох батьків По стійкості до несприятливих умов і найбільш небезпечним хворобам вона перевершує пшеницю, не поступаючись жита.

78. Методика моносомного аналізу хромосом пшениці

Для генетичного аналізу і встановлення хромосомної локалізації генів м'якої пшениці американским генетиком Сірсом, на основі сорту Chinese Spring, була створена повна серія моно- (2n-1), нуллі- (2n-2), три- (2n+1), тетрасоміків (2n+2). Основний метод -- моносомний аналіз, при використанні якого були відкриті і локалізовані в хромосомах основні гені, що контролюють господарсько цінні та маркерні ознаки. Забарвлення зерна (ознака різновидності) -- біла, червона, зелена, блакитна, фіолетова. Різниця між червонозерними і білозерними формами обумовлені одним-трьома генами: R1, R2, R3. Червонозерність -- домінантна, гени локалізовані в хромосомах 3A, 3B, 3D. Сорти пшениці в Україні в більшості випадків мають червоне забарвлення зерна різної інтенсивності, що зв'язана з більш тривалим періодом післязбирального спокою і меншою схильністю до проростання на корені.

79. Методики оцінки гетерозису і комбінаційної здатності

Гетерозис, або "гібридна сила", може спостерігатися в першому поколінні в разі гібридизації різних порід тварин і сортів рослин (зокрема, інбредних ліній). Виявляється він у підвищенні життєздатності, росту та деяких інших особливостей, у зв'язку з чим його широко використовують у сільськогосподарській практиці. Для отримання найбільшого ефекту від

гетерозису в разі міжлінійної гібридизації створюють кілька відмінних між собою чистих (або інбредних) ліній, потім випробовують гібридизацію між ними і встановлюють ті комбінації, які дають найбільший економічний ефект гетерозису. Ці лінії зберігають і використовують для отримання товарного гібридного насіння

80. Структура геному пшениці і вівса

Список генів вівса був вперше опублікований у 1966 році. На його основі, з урахуванням змін і доповнень, виданий новий список, укладений групою вчених різних країн. Описано близько 300 генів, що контролюють різні ознаки вівса. Велике значення приділене морфологічним ознакам зерна і волоті, що детально вивчалися багатьма дослідниками в зв'язку з питаннями систематики і філогенії роду Avena. Пізніше виділені гени стійкості і сприйнятливості до хвороб і шкідників, установлений генетичний контроль поліморфних білкових систем, розвитку генеративних органів, що досить цінно для селекції

Фарбування соломини у вівса буває зелене і сизе (при наявності воскового нальоту) у період вегетації, жовте або розовате при дозріванні. Наявність воскового нальоту на стеблі і листі успадковується спільно і контролюється декількома локусами.

Висота рослин вівса досить мінлива в залежності від умов вирощування. Спадкування даної ознаки носить полігенний характер, допускає велике число модифікаторів. При схрещуванні сортів, що розрізняються по висоті, можливі позитивні і негативні трансгресії. Виявлено кілька головних генів, які мають досить дискретний вплив на довжину соломини і волоті, що дозволяє вести селекцію на визначену висоту рослин.

ЦЧС у пшениці .

Цитоплазматична чоловіча стерильність відкрита Кіхарой у 1951 р. у Японії при гібридизації T. aestivum з Ae. caudata і Ae.ovata. В усіх відомих випадках ЦЧС у пшениці має однотипне походження, будучи аллоплазматичним ефектом переміщення ядра пшениці в цитоплазму інших видів і родів. У 1961 р. у США було показано, що джерелом ЦЧС є також цитоплазма T. timopheevii. Це джерело одержало найбільшого поширення в зв'язку з тим, що цитоплазма цього виду не робить негативного впливу на корисні ознаки пшениці на відміну від видів егілопсу. Пізніше вченими в різних країнах фактори ЦЧС були виявлені ще в семи видів пшениці. Основна проблема гібридної пшениці -- недостатнє відновлення фертильності генами Rf і ця проблема дотепер не вирішена. У США і Канаді гібридна пшениця на основі ЦЧС вирощується в невеликих масштабах через дорожнечу насінництва.

81. Рослинні світові ресурси і поняття генного банку

Серед рослинних ресурсів виділяються лісові ресурси. їхні запаси оцінюють лісистістю території (відсоток площі, покритої лісом) та запасами деревини. Розміри лісової площі у світі становлять близько 42 млн кмг, лі-систість -- ЗО %. За останні 200 років площа лісів Землі скоротилася, як мінімум, у 2 рази.

Найбільша площа лісів збереглася в Азії, найменша -- в Австралії. За лісистістю перше місце у світі посідає Південна Америка (52 %). За запасами деревини лідирують Азія, Південна і'Північна Америка. З числа окремих держав провідні позиції у світі за запасами деревини посідають чотири країни: Росія, Канада, Бразилія і США.

82. Генетичний потенціал зернових культур

Озима пшениця: Стійкий до комплексу хвороб та до вилягання, добре пристосований до умов Лісостепової та родючіших ґрунтів Поліської зони. Відзначається вдалим поєднанням багатьох господарсько-ціних ознак: урожайності, якості зерна, стійкості проти хвороб, вилягання, посухи, проростання зерна в колосі, високої морозо- і зимостійкості.Борошномельні і хлібопекарські властивості зерна добрі. За якісними показниками відноситься до цінних пшениць. Вміст сирої клейковини 30 %, ІДК 70-80 о.п., загальна хлібопекарська оцінка 4,2-4,5 бала.

Ячмінь ярий: Середньостиглий, стійкий до осипання, вилягання, пошкодження хворобами. Потенційна врожайність 75-80 ц/га, вміст білка 10,8-134,5 %. Особливість сорту - високі кормові якості зерна. Зона районування - Полісся.

О в е с: Середньостиглий сорт, цінний за напрямом використання. Стійкий до полягання, осипання та пошкодження хворобами. Характеризується посухостійкістю. Потенційна врожайність 70-75 ц/га, вміст білка 15,0%.

83. Генетичний потенціал технічних культур

Селекційна робота в Україні ведеться з метою створення високопродуктивних сортів сої різних груп стиглості з урожайністю зерна: для скоростиглих - 2,5-3,0 т/га, для середньоранніх, середньостиглих - 3,2-4,0 т/га тривалістю вегетаційного періоду від 90 до 125 днів, високим вмістом протеїну та олії.

Виділено джерела скоростиглості, високої зернової продуктивності та стійкості до вилягання, враження грибковими, бактеріальними та вірусними хворобами, до розтріскування бобів, високого і стабільного вмісту білка та олії в насінні.

84. Використання цитоплазматичної чоловічої стерильності з селекції рослин

Спадковість цитоплазматична (позаядерна, нехромосомна, плазматична), спадкоємність матеріальних структур і функціональних властивостей організму, які визначаються і передаються чинниками, розташованими в цитоплазмі . Сукупність цих чинників -- плазмагенов, або позаядерних генів, складає плазмон (подібно до того, як сукупність хромосомних генів -- геном ). Плазмагени знаходяться в органелах клітки, що самовідтворюються, -- мітохондріях і пластидах (у тому числі хлоропластах і ін.). Вказівкою на існування Н. ц. служать, перш за все, спостережувані при схрещуваннях відхилення від розщеплювань ознак, очікуваних на основі Менделя законів . Цитоплазматичні елементи, плазмагени, що несуть, розщеплюються по дочернім кліткам безладно, а не закономірно, як гени, локалізовані в хромосомах. Плазмагени передаються головним чином через жіночу статеву клітку (яйцеклітину), оскільки чоловіча статева клітка (спермій) майже не містить цитоплазми (що проте, не виключає передачі плазмагенов через чоловічі гамети). Тому вивчення Н. ц. ведеться з використанням спеціальних схем схрещування, при яких даний організм (або група) використовується і як материнська, і як батьківська форма (реципрокноє схрещування). В рослин і тварин відмінності, обумовлені Н. ц., зводяться в основному до переважання материнських ознак і прояву визначеного фенотипа при одному напрямі схрещування і його втраті при іншому. Цитоплазматична чоловіча стерильність (ЦМС), що передається по жіночій лінії, широко використовується для здобуття гетерозісних гібридних форм, головним чином кукурудзи, а також деяких ін. з.-х.(сільськогосподарський) рослин. Ін.(Древн) метод дослідження Н. ц. -- «пересадка» ядра з однієї клітки в іншу. Від Н. ц. слід відрізняти так звану інфекційну спадковість, тобто передачу через цитоплазму симбіотичних або слабо хвороботворних часток (вірусів типа сигма, виявлених в дрозофіли або приголомшуючих пластиди, ріккетсиеподобних часток типа каппа, знайдених в парамеций, і ін.), що саморазмножающихся, які не є нормальними компонентамі клітки, необхідними для її життєдіяльності

Размещено на Allbest.ru