Метод за промяна на наследствените характеристики на граховите растения. Цел на работата: да се докаже, че годността е общо свойство на организмите Ненаследствени черти на граха.

Променливост- способността на живите организми да придобиват нови характеристики и свойства. Изменчивостта отразява връзката на организма с външната среда.

Разграничете ненаследствениИ наследственапроменливост.

Ненаследствена изменчивост

Ненаследствени променливостта е свързана с промени във фенотипа. Фенотипните промени, причинени от известни фактори на околната среда, се наричат модификации.Границата на модификационна променливост, определена от генотипа, се нарича норма на реакция. В самия генотип няма промени. Измененията не се предават на следващото поколение и изчезват след отпадане на действието на фактора, който ги е причинил.

Факторите на околната среда (светлина, температура, влажност) влияят върху функциите на гените и развитието на организма. Например, игликата има червени цветя в стайни условия при температура 18-20 o C. Ако увеличите влажността и температурата до 30-35 o C, тогава действието на гените, отговорни за цвета, се потиска и цветята ще бъдат бели. Ако растението се върне в предишните условия (18-20 o C), тогава игликата ще има червени цветя. Семената, събрани от растения с червени и бели цветя, ще дадат потомство в зависимост от условията на околната среда. Наследява се не белегът (цвят на цветята), а видът на биохимичната реакция към условията на околната среда. Появата на модификации е свързана с влиянието на условията на околната среда върху ензимните реакции, протичащи в организма.

Променливост на модификацията се засягат признаци като височина, тегло, цвят и т. н. Някои признаци на даден организъм варират в широки граници. Това са количествени характеристики (телесно тегло, цвят на цветята). Други имат тясна норма на реакция. Това са качествени признаци (цвят на очите, кръвна група на човек).

Модификационната променливост съответства на условията на живот на организмите и е адаптивна.

Наследствена изменчивост

При наследственапроменливостта настъпват промени в характеристиките на организма, които се определят от генотипа и се запазват в продължение на няколко поколения. Може да има генотипна вариабилност комбинативенИ мутационен.

Комбинативна изменчивост

Комбинативенпроменливостта е свързана с придобиването на нови комбинации от гени в генотипа, което води до появата на организми с нов фенотип. Това се случва в резултат на независимо отделяне на хромозоми по време на мейозата; произволното им съчетаване по време на оплождането; генна рекомбинация в резултат на кръстосване; генни взаимодействия. Самите гени не се променят.

Комбинативната изменчивост при хората може да обясни появата на II и III кръвни групи при децата, за разлика от I и IV при техните родители. Разликата между деца и родители се обяснява с комбинацията от гените на техните родители в генотипа на децата.

С комбинираната изменчивост е свързано явлението хетерозис (повишена жизненост на хибрида), което се наблюдава в първото поколение при хибридизация между различни сортове растения. Хибридите увеличават растежа, жизнеспособността и продуктивността.

Животновъдите използват хибридизация, за да разработят нови породи животни или сортове растения.

Хетерозисможе да се обясни с факта, че при хибридите се увеличава броят на доминантните гени, които влияят върху развитието на признака. Например, може да се приеме, че гените A и B влияят върху растежа.В резултат на кръстосване на индивиди с генотипове AAbb и aaBB,

Получава се хибрид с генотип АаВ с по-висок растеж. Това се обяснява с комплементарното действие на ген.

Понякога хетерозиготен организъм има по-изразени характеристики от доминантните хомозиготи.

Мутационна изменчивост

Мутации- внезапни наследствени промени в генетичния материал, които възникват без видима причина (спонтанно) или могат да бъдат предизвикани от външни влияния върху организма. Процесът на възникване на мутация се нарича мутагенеза.Факторите, които причиняват мутации, се наричат мутагени.

Случват се мутации доминантен(проявява се в първото поколение) и рецесивен,полезно и вредно. Ако вредната мутация е доминираща, организмът може да не е жизнеспособен. Мутациите, които намаляват жизнеспособността, се наричат ​​полулетални, например появата на рецесивен ген на хемофилия при хората. Мутациите, които са несъвместими с живота, се наричат ​​летални.

Случват се мутации генеративен(възникват в зародишните клетки и се появяват в следващото поколение) и соматични(проявяват се в даден организъм, не се унаследяват при полово размножаване и се предават при безполово размножаване).

Според нивото на поява, мутациите могат да бъдат свързани с промени в:

. генни структури - ген;

. хромозомни структури - хромозомни пренареждания;

. хромозомни числа (полиплоидия, хетероплоидия) - геномни.

Генни (точкови) мутации възникват, когато химичната структура на ген се промени. Има нарушение на нуклеотидната последователност в молекулата на ДНК. Това води до промяна в структурата на протеина. Генни мутации възникват по време на заместване, загуба

дения, вмъкване на нуклеотидни двойки. Повечето мутации са генетични (например семена от жълт и зелен грах).

Хромозомни пренареждания възникват в резултат на счупване на хромозома. Има вътрешнохромозомни пренареждания - делеции, дупликации, инверсии - и междухромозомни пренареждания - транслокации.

Изтриване(дефицит) - загуба на част от хромозома

DE парцел недостиг:

Дублиране(удвояване на хромозомна секция) Удвояване на секция C:

Инверсия(разкъсване на хромозома и завой на 180°) Инверсия на DE региона:

По време на междухромозомни пренареждания нехомоложните хромозоми обменят участъци - възниква транслокация. Транслокациячаст от една от хромозомите (двойка 21) може да причини синдром на Даун.

Геномни мутации. Наборът от взаимодействащи гени, съдържащи се в хаплоиден набор от хромозоми, се нарича геном. Наричат ​​се мутации, свързани с промени в броя на хромозомите геномна.Промяната в броя на хромозомите се причинява от нарушение на тяхното разпределение между дъщерните клетки по време на 1-во и 2-ро мейотично делене в гаметогенезата или по време на първите разцепвания на оплодената яйцеклетка. Геномните мутации включват хаплоидия, полиплоидия и анеуплоидия (хетероплоидия).

♦ Хаплоидия.Хаплоидните организми имат по една хромозома от всяка хомоложна двойка. Всички рецесивни гени се проявяват във фенотипа. Жизнеспособността на организмите е намалена.

♦ Полиплоидия- увеличаване на диплоидния брой хромозоми чрез добавяне на цели набори от хромозоми, което възниква в резултат на нарушаване на мейотичното делене. Например, един организъм може да има (2n+n)=3n (триплоид) или (2n+2n)=4n (тетраплоид). Полиплоидните организми имат по-големи клетки. Организмите са по-устойчиви на неблагоприятни условия. Полиплоидните растения се получават чрез излагането им на химикали (колхицин) и йонизиращо лъчение.

♦ Анеуплоидия(хетероплоидия) - промяна в броя на отделните хромозоми - липсата (монозомия -2n-1) или наличието на допълнителни (тризомия -2n+1, полизомия -2n+3,4,5) хромозоми. Монозомияна Х хромозомата води до развитие на синдрома

Шершевски-Търнър при жени (45 хромозоми = 44 автозо-

ние + X0).

Тризомияописан от X-, Y-хромозоми и автозоми.

Допълнителна Х хромозома при мъжете (XXY) причинява развитието на синдром на Клайнфелтер, а при жените - синдром на тризомия (XXX).

Тризомия21-вата двойка автозоми се описва като синдром на Даун.

Синдромите при пациентите включват нарушения в структурата и функционирането на редица органи и системи от органи.

Понякога се раждат деца, чийто кариотип може да съдържа 4, 5 X или Y хромозоми или повече. Например кариотип XXXY, XXXYY. Това е полизомия.

Клиничните прояви на синдромите при такива деца се засилват.

Ако някоя двойка хомоложни хромозоми изпадне от диплоидния набор, организмът се нарича нулозомен.Той не е жизнеспособен.

Въпроси за самоконтрол

1. Какво е променливост?

2. С какво е свързана ненаследствената изменчивост?

3. Какво представляват модификациите?

4. Как факторите на околната среда влияят върху функциите на гените и развитието на организма?

5. Какво причинява модификации?

6. Какви характеристики са обект на модификационна променливост?

7. Какви промени настъпват по време на наследствената променливост?

8. Каква може да бъде генотипната изменчивост?

9. На какво се дължи комбинативната изменчивост?

10. Какво е хетерозис?

11.Как може да се обясни хетерозисът? 12. Какво представляват мутациите?

13. Какви видове мутации има?

14. С какво са свързани мутациите?

15. Какво се случва по време на генни мутации? 16.Какви хромозомни пренареждания познавате? 17. С какво са свързани геномните мутации? 18. Какви геномни мутации познавате?

Ключови думи на темата „Променливост“

анеуплоиден протеин

биохимична реакция

Болест на Даун

връзка

влажност

влияние

външна среда

въздействие

възникване

вмъкнете

загуба на размножаване хаплоидност генни мутации геном

геномни мутации

генотип

гени

хетерозис

хетероплоидия

хибридизация

очи

грах

кръвна група действие изтриване деца

допълнение

дублиране

животни

живот

замяна

радиация

промени

променливост

инверсия

кариотип

колхицин

пресичане

тегло

мейоза

митоза

модификации

мутагенеза

мутагени

мутации

Наличност

нарушение

наследство

липса на

норма на реакция

нуклеотиди

нулозомен

оцветяване

организъм

отсъствие

поколение

полиплоидия

получаване

подпоследователност

потомство

външен вид

знак

причина

празнина

растение

резултат

родители

височина

светлина

Имот

животновъд

семена

пресичане

сортове растения

комбинация

способност

структура

температура

тетраплоид

транслокация

триплоиден

тризомия

удвояване

производителност

състояние

условия на живот

условия на околната среда

загуба

парцел

фактор

фенотип

функции

хромозомни пренареждания

цвят иглика

Част

Човек

Изобретението се отнася до селското стопанство, а именно до методи за промяна на наследствените характеристики на растенията. Същност: семената на граха се облъчват с Co 60 гама лъчи в доза 50 Gy, последвано от облъчване с лазерни лъчи в ултравиолетовата област. Експозицията на последния е 5 30 минути. В резултат на обработката са създадени нови мутантни линии. 7 маси 4 ил.

Изобретението се отнася до селското стопанство, а именно до методи за промяна на наследствените характеристики на граха. Известен е метод за третиране на грах с химически мутагени, при който семена от различни сортове грах се накисват в разтвори на химически мутагени N-nitroso-N-ethylurea в концентрация 0,025% за 5 часа, pH 4 или етил метансулфонат 0,015% за 12 часа, рН 6, както и етиленимин 0, 02% 12 часа, рН 6. Недостатъкът на този метод е високата токсичност на химическите мутагени, в резултат на което кълняемостта, оцеляването и плодовитостта на растенията в първия поколението намалява (Таблица 1). Известен е метод за третиране на грахови семена с гама лъчи, при който семената се облъчват с Co 60 гама лъчи в доза 100 Gy. Недостатъкът на този метод е дългосрочната смърт на растенията, т.е. смърт на разсад във фаза 3-4 истински листа или в по-късни етапи от вегетационния период (дори по време на периода на цъфтеж) и ниска честота на поява на икономически ценни признаци на растенията (Таблица 2). Най-близък по техническа същност е методът за третиране на грахови семена с йонизиращо лъчение, при който граховите семена се третират с Co 60 гама лъчи в доза 50 Gy (прототип). Недостатъкът на този метод е и високата токсичност на облъчването, което ограничава използването на повишени дози гама лъчи и намалява потенциала за мутагенеза, тъй като високият процент на смърт на разсад в M1 води до загуба на потенциални мутации. Недостатъкът на този метод е и ниската плодовитост на растенията в M ​​1, което води до намаляване на броя на растенията от второ мутантно поколение (M 2); в резултат честотата на икономически ценните мутации и техният спектър намалява (Таблица 3). Целта на предлагания метод е да се повиши преживяемостта на растенията по време на обработка и да се повиши добивът на морфологични, физиологични и икономически ценни наследствени признаци на граховите растения. Тази цел се постига с факта, че (за разлика от прототипа) в предложения метод семената на грах се подлагат на лазерно облъчване в ултравиолетовата област с предварителна обработка с Co 60 гама лъчи. Сравнението на заявеното техническо решение не само с прототипи, но и с други технически решения в тази област на селското стопанство направи възможно идентифицирането на техническо решение, съдържащо характеристика, подобна на характеристиката, която отличава заявеното решение от прототипа: третиране на семена от грах след облъчване с гама лъчи с ултравиолетова лазерна светлина, което допринася за придобиването на по-голям брой нови наследствени характеристики на граховите растения поради по-голямото оцеляване на растенията в M ​​1. В предложения метод лазерното лъчение, което е строго монохроматично, се абсорбира от определени компоненти на семенната обвивка на ендосперма и ембриона след излагане на гама лъчи. След поглъщането на светлинния квант започват фотохимичните етапи на реакцията, по време на които се образува нов фотопродукт, който участва в по-нататъшни физикохимични трансформации в клетката. По-специално, това са конформационни пренареждания на ензими, биологични мембрани и други клетъчни структури. Натрупването и използването на такава енергия от клетката се осигурява в хлоропластите и митохондриите поради фотосинтетично и окислително образуване. ПРИМЕР 500 семена от два нетрошещи се сорта грах от различни генотипове, Труженик и Усач интензивен, бяха третирани с Co 60 гама лъчи на инсталация RKhM-M в доза 50 Gy, последвано от излагане на UV лъчи на LGI-21 импулсен лазер, чиято газоразрядна тръба е запълнена със спектрално чист азот с малко добавяне на аргон за 5,30 минути в два екземпляра. Облъчените семена се засяват в едноредови парцели с площ на хранене 10x30 см. По време на вегетационния период се извършват внимателни фенологични наблюдения на етапите на органогенезата. Тъй като мутациите са предимно рецесивни, те не се появяват в хетерозиготно състояние (растения M 1). Въпреки това са наблюдавани единични мутации в M ​​1, имащи рецесивен и доминиращ характер. Следователно семената от всяко растение М 1 във второ поколение (М 2) се засяват в отделни семейства. Засяват се и семена от контролни сортове. Едно семейство имаше от 20 до 30 растения. Мутациите са изолирани чрез внимателно изследване на растения от всички семейства по време на основните фази на растеж и развитие. Във фазата на пълно поникване са взети предвид мутации с промени в хлорофила. Преди цъфтежа и по време на цъфтежа са открити морфологични мутации на ранен цъфтеж и ранно узряване. По време на прибирането на реколтата бяха взети предвид мутациите в продуктивността и отделните елементи на продуктивността и беше определено оцеляването на растенията. Честотата на мутациите в М2 се определя от процента на мутационни семейства и растения с промени в тях. Мутанти М2, които показаха най-добри резултати за икономически ценни признаци на ниво контролен сорт в М3, бяха прехвърлени в развъдника през първата година на изследване за последваща селекция на константни линии. В М 2 и М 3, едновременно с биометрични показатели, са проведени биохимични изследвания на семена в растения, изолирани по икономически ценни признаци за протеин. Съдържанието на протеин в M ​​3 се извършва по модифициран метод без смилане на семена на инфрачервен анализатор "Infrapid-61", за да се запази семенният материал на най-добрите растения. В M 1 се наблюдава стимулиращ ефект на лазерното облъчване върху оцеляването на растенията в сравнение с гама лъчите на семената и тяхната повишена устойчивост (Таблица 4). В М 2 са изследвани 965 семейства и 18 350 растения от сорт Труженик и 782 семейства от 17 000 растения от интензивен сорт Усач. В М 2 са идентифицирани растения с променени морфологични характеристики (множество плода от 3 до 5 боба в плододаване, с детерминиран тип стъбло, с удебелено, устойчиво на полягане стъбло, с мощни завивки), както и с признаци на повишена производителност и по-кратък вегетационен период (с 6 -12 дни). При анализ на семена от такива растения се открива повишено съдържание на протеин, което варира от 27,3 до 31,0% (за стандарта 23,6-25,4%). За презасаждане в M ​​3 са избрани 82 растения за сорта Труженик, от които 12 са ранозрели, 61 с висока продуктивност, 8 относително устойчиви на полягане, а за интензивния сорт Usach 10 ранозрели, 18 високопродуктивни, 7 с многоцветни съцветия (многоплодни), относително устойчиви на полягане 7. Полягане 11. При сорт Труженик са подбрани растения, които съчетават комплекс от признаци: плодовитост (до 5 боба в плододаване), детерминантност на стъблото. растеж, устойчивост на суша и повишено ранно узряване; в интензивния сорт Usach бяха избрани растения, които съчетават комплекс от признаци: плодовитост, ранно узряване, устойчивост на суша и детерминиран тип растеж на стъблото. Не са открити такива растения при третиране с гама лъчи или със стандарта. Семената от тези растения се засяват отделно. В М 4, при анализиране на растенията в полеви условия на колхоза „Прогрес“, Луганска област, бяха потвърдени характеристиките, по които са избрани растенията в М 2. Таблици 5 и 6 показват резултатите от анализа на растенията, избрани в M ​​2. В табл Фигура 7 показва характеристиките на икономически ценни мутантни линии, получени от обработка на семена с гама лъчи и UV лазерна светлина, които са донори за получаване на нови сортове грах (по данни М 4). Те са способни да предават мутантни характеристики на потомството по време на сексуално размножаване. По този начин предимствата на предложения метод за получаване на икономически ценни мутации на грах (в сравнение с прототипа) включват: висока повторяемост на насочени промени в наследствеността на икономически ценни признаци; тяхната стабилна висока наследственост, която дава възможност за получаване на нов изходен материал за разширяване на генофонда на тази култура и създаване на донори за селекция и генетични изследвания; намаляване на дългосрочната смърт на растенията (оцеляване), което увеличава възможността за селекция на микро- и макромутации на грах.

Мисля!

Въпроси

1. Кои хромозоми се наричат ​​полови хромозоми?

2. Какво представляват автозомите?

3. Какво е хомогаметичен и хетерогаметен пол?

4. Кога възниква генетичното определяне на пола при хората и на какво се дължи това?

5. Какви механизми за определяне на пола познавате? Дай примери.

6. Обяснете какво представлява унаследяването, свързано с пола.

7. Как се унаследява цветната слепота? Какво цветово възприятие ще имат децата, чиято майка е далтонист и чийто баща има нормално зрение?

Обяснете от гледна точка на генетиката защо далтонистите са много повече сред мъжете, отколкото сред жените.

Променливост- едно от най-важните свойства на живите същества, способността на живите организми да съществуват в различни форми, да придобиват нови характеристики и свойства. Има два вида променливост: ненаследствени(фенотипна или модификация) и наследствена(генотипни).

■ Ненаследствена (модификационна) изменчивост.Този тип променливост е процесът на възникване на нови характеристики под въздействието на фактори на околната среда, които не засягат генотипа. Следователно получените модификации на характеристиките - модификации - не се наследяват. Двама еднояйчни (монозиготни) близнаци, които имат абсолютно еднакви генотипове, но по волята на съдбата са израснали в различни условия, могат да бъдат много различни един от друг. Класически пример, показващ влиянието на външната среда върху развитието на чертите, е върхът на стрелата. Това растение развива три вида листа в зависимост от условията на отглеждане – във въздуха, във водния стълб или на повърхността.

Под въздействието на температурата на околната среда цветът на козината на хималайския заек се променя. Ембрионът, който се развива в утробата на майката, е изложен на повишени температури, които разрушават ензима, необходим за оцветяването на козината, така че зайците се раждат напълно бели. Скоро след раждането някои изпъкнали части на тялото (нос, върховете на ушите и опашката) започват да потъмняват, защото там температурата е по-ниска от другаде и ензимът не се унищожава. Ако отскубнете бяла козина и охладите кожата, в тази област ще порасне черна козина.

При сходни условия на околната среда в генетично сходни организми модификационната променливост има групов характер, например през лятото повечето хора под въздействието на ултравиолетовите лъчи отлагат защитен пигмент в кожата - меланин, хората правят слънчеви бани.

При един и същ вид организми, под влияние на условията на околната среда, променливостта на различните характеристики може да бъде напълно различна. Например, при говедата млечността, теглото и плодовитостта много зависят от условията на хранене и отглеждане, и например съдържанието на мазнини в млякото се променя много малко под влияние на външни условия. Проявите на модификационна променливост за всеки признак са ограничени от тяхната норма на реакция. Норма на реакция- това са границите, в които е възможна промяна на даден признак в даден генотип. За разлика от самата модификационна вариабилност, нормата на реакцията се наследява и нейните граници са различни за различните черти и при отделните индивиди. Най-тясната норма на реакция е характерна за черти, които осигуряват жизненоважни качества на тялото.

Поради факта, че повечето модификации имат адаптивно значение, те допринасят за адаптирането - адаптирането на организма, в рамките на нормата на реакция, към съществуване в променящи се условия.

■ Наследствена (генотипна) изменчивост. Този тип изменчивост е свързана с промени в генотипа и придобитите в резултат на това признаци се наследяват от следващите поколения. Има две форми на генотипна изменчивост: комбинирана и мутационна.

Комбинативна изменчивостсе състои в появата на нови характеристики в резултат на формирането на други комбинации от гени на родителите в генотипите на потомството. Този тип променливост се основава на независимото разминаване на хомоложни хромозоми в първото мейотично делене, случайната среща на гамети в една и съща родителска двойка по време на оплождането и произволния подбор на родителските двойки. Обменът на участъци от хомоложни хромозоми, който се случва в първата профаза на мейозата, също води до рекомбинация на генетичен материал и увеличава променливостта. По този начин в процеса на комбинирана променливост структурата на гените и хромозомите не се променя, но новите комбинации от алели водят до образуването на нови генотипове и, като следствие, до появата на потомци с нови фенотипове.

Мутационна изменчивостсе изразява в появата на нови качества на организма в резултат на образуване на мутации. Терминът „мутация“ е въведен за първи път през 1901 г. от холандския ботаник Хуго де Врис. Според съвременните представи мутациите са внезапни естествени или изкуствено причинени наследствени изменения в генетичния материал, водещи до промени в определени фенотипни характеристики и свойства на организма. Мутациите имат ненасочен, т.е. случаен характер, и са най-важният източник на наследствени промени, без които еволюцията на организмите е невъзможна. В края на 18в. В Америка се родила овца със скъсени крайници, дала началото на новата порода Анкона. В Швеция в началото на 20в. Норка с платинена козина се роди във ферма за кожи. Огромното разнообразие от черти при кучета и котки е резултат от мутационна променливост. Мутациите възникват спазматично, като нови качествени промени: безостна пшеница се е образувала от остенна пшеница, къси крила и ивични очи се появяват при Drosophila, а при зайците се появяват бели, кафяви и черни цветове от естествения цвят агути в резултат на мутации.

Според мястото на възникване се разграничават соматични и генеративни мутации. Соматични мутациивъзникват в клетките на тялото и не се предават чрез сексуално размножаване на следващите поколения. Примери за такива мутации са старчески петна и кожни брадавици. Генеративни мутациисе появяват в зародишните клетки и се предават по наследство.

Въз основа на нивото на промяна в генетичния материал се разграничават генни, хромозомни и геномни мутации. Генни мутациипредизвикват промени в отделните гени, нарушавайки реда на нуклеотидите във веригата на ДНК, което води до синтеза на променен протеин.

Хромозомни мутациизасягат значителна част от хромозомата, което води до нарушаване на функционирането на много гени наведнъж. Отделен фрагмент от хромозома може да бъде удвоен или загубен, което причинява сериозни смущения във функционирането на тялото, включително смъртта на ембриона в ранните етапи на развитие.

Геномни мутацииводят до промяна в броя на хромозомите в резултат на нарушения на хромозомната сегрегация по време на мейотичните деления. Липсата на хромозома или наличието на допълнителна води до неблагоприятни последици. Най-известният пример за геномна мутация е синдромът на Даун, нарушение на развитието, което възниква, когато се появи допълнителна 21-ва хромозома. Такива хора имат общ брой хромозоми от 47.

При протозоите и растенията често се наблюдава увеличение на броя на хромозомите, което е кратно на броя на хаплоидите. Тази промяна в хромозомния набор се нарича полиплоидия. Появата на полиплоиди е свързана по-специално с неразпадането на хомоложни хромозоми в мейозата, в резултат на което в диплоидните организми могат да се образуват диплоидни, а не хаплоидни гамети.

Мутагенни фактори. Способността за мутация е едно от свойствата на гените, така че мутации могат да възникнат във всички организми. Някои мутации са несъвместими с живота и ембрионът, който ги получава, умира в утробата, докато други причиняват устойчиви промени в характеристиките, които са значими в различна степен за живота на индивида. При нормални условия честотата на мутация на отделен ген е изключително ниска (10 -5), но има фактори на околната среда, които значително увеличават тази стойност, причинявайки необратими увреждания на структурата на гените и хромозомите. Факторите, чието въздействие върху живите организми води до увеличаване на броя на мутациите, се наричат ​​мутагенни фактори или мутагени.

Всички мутагенни фактори могат да бъдат разделени на три групи.

Физически мутагениса всички видове йонизиращо лъчение (y-лъчи, рентгенови лъчи), ултравиолетово лъчение, високи и ниски температури.

Химически мутагени- това са аналози на нуклеинови киселини, пероксиди, соли на тежки метали (олово, живак), азотиста киселина и някои други вещества. Много от тези съединения причиняват проблеми с репликацията на ДНК. Веществата, използвани в селското стопанство за борба с вредители и плевели (пестициди и хербициди), промишлени отпадъци, някои хранителни оцветители и консерванти, някои лекарства и компоненти на тютюневия дим имат мутагенен ефект.

В Русия и други страни по света са създадени специални лаборатории и институти, които тестват всички нови синтезирани химични съединения за мутагенност.

МИНИСТЕРСТВО НА ЗЕМЕДЕЛИЕТО НА RF

ФЕДЕРАЛНА ДЪРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ

ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ

"АЗОВСКО-ЧЕРНОМОРСКА ДЪРЖАВНА СЕЛСКОСТОПАНСКА ИНЖЕНЕРНА АКАДЕМИЯ"

Катедра: "Селекция и генетика на земеделските култури"

КУРСОВА РАБОТА

ВЪРХУ ГЕНЕТИКАТА НА ПОПУЛАЦИИТЕ И КОЛИЧЕСТВЕНИТЕ ПРИЗНАЦИ

Тема: "Анализ на унаследяването на количествените признаци при хибридите грах"

Изпълнил: студент KSG-31

Моисеенко И. В.

Проверено: к.с. - Х. н.с., доцент

Костилева Л. М.

Зерноград 2012г

Въведение

1. Литературен преглед

1.1 Ботаническо описание

1.2 Генетика на граха

3. Резултати от изследванията

3.1 Брой зърна

3.2 Тегло на зърната на растение

4. Изводи

Библиография

Приложения

Въведение

Грахът (род Pisum L.) принадлежи към семейство Бобови растения Fabaceae Lindl. (Leguminosae Juss.), fetlock-Vicieac Broil. P. sativum L. sensu amplissimo Говоровият грах е основната зърнено-бобова култура у нас, която е на второ място в света по засадена площ (след Китай). Широкото разпространение на граха се дължи на високото съдържание на протеин в зърното (средно 20-27%), баланса на неговия аминокиселинен състав, добър вкус и смилаемост и доста висок потенциален добив в почти всички зони на отглеждане.

В момента грахът се дава на животните под формата на зърно, зелена маса и сено. Използват се и за приготвяне на тревно брашно, сенаж, силаж, протеиново-витаминни концентрати. Грахът съдържа всички незаменими аминокиселини. Така средно добивът на лизин от 1 ха е: при грах - 21,7; за ечемик - 6,77; за царевица - 8,16 кг. Въз основа на това 1 тон грах може да балансира протеиновия и аминокиселинния състав на 5 тона зърно от други зърнени култури, като по този начин елиминира свръхконсумацията на фураж при угояване на свине с до 45-50%. Зелената маса на граха, прибрана във фаза на цъфтеж, е близка по хранителна стойност до люцерната и еспарзетата, а граховата слама не отстъпва на сеното със средно качество. Значително място в зеленчукопроизводството заема и грахът. Неузрелият фасул и зеленият грах се консумират пресни или консервирани. В допълнение, грахът, поради способността си да фиксира азот, е един от най-добрите предшественици за почти всички култури. След него в почвата остават до 100 kg/ha свързан, леснодостъпен азот, който е много важен при биологизацията на земеделието. Това е отлична угарна култура и може да се използва широко като зелен тор.

Грахът е основната бобова култура в Русия. Отглежда се на площ от 1-1,2 милиона хектара, което представлява 82% от всички зърнени бобови култури. Основните култури са съсредоточени в Централната черноземна зона, в Северен Кавказ. В Ростовска област посевите му възлизат на 10-15 хиляди хектара, приблизително 10-15 пъти по-малко, отколкото в периода преди перестройката. Това се дължи преди всичко на намаляването на животновъдството в региона. В момента в Южния федерален окръг за 2011 г. са одобрени за употреба 12 сорта грах. Най-често срещаните от тях са баленови форми: аксайски бален 5; Аксай мустакат 7; Аксай мустакат 10; Приазовски (DZNIISH), Флагман (Самарски научноизследователски институт по земеделие), Легион (Краснодарски научноизследователски институт по земеделие) с потенциален добив до 4,0-4,5 t/ha.

Обикновеният грах е важна култура и полезен модел за генетични изследвания. Грахът се отглежда като хранителна и фуражна култура. Основните проблеми при отглеждането на граха като техническа култура са относително ниските и променливи добиви, както и трудностите, които се срещат при прибирането на реколтата. Значителният морфологичен полиморфизъм при граха осигури достатъчен брой маркери за първите генетични изследвания и постави основата за изграждането на първите генетични карти.

Сега са публикувани карти на хромозоми от грах, съдържащи молекулярни маркери. Благодарение на използването на общи маркери беше възможно да се създаде „консенсусна“ карта на хромозомите, която комбинира морфологични и молекулярни локуси. Има малък брой изследвания на картографиране на QTL, използващи маса на семена, височина и брой възли и устойчивост на болести. Все още обаче не е създадена подробна карта на граховите хромозоми и е необходимо допълнително търсене на нови морфологични и молекулярни маркери и тяхното локализиране.

Цел на курсовата работа:

Изследване на унаследяването на количествените признаци при хибридите на грах F 5Сармат

Формиране на умения за анализиране на унаследяването на количествени признаци на грах при отделяне на хибридни популации, което е необходимо в селекционната работа.

Извършете генетичен анализ на количествените признаци на F5 хибриди грах .

Представете резултатите от анализа под формата на таблици, графики и текст, които описват получените закономерности.

Установете естеството на разделянето, силата и броя на гените, отговорни за специфични черти.

унаследяване на количествения признак грах

1. Литературен преглед

1.1 Ботаническо описание

Граховите растения имат неясно тетраедрично кухо стъбло, просто или фасциално в така наречените стандартни форми. Според височината на стъблото има джудже (под 40 см), полуджудже (41-80 см), средно едро (81-150 см) и високо (151-300 см) форми. Разклоняването на стъблото е от два вида: в основата и аксиларно по протежение на стъблото.

Листата обикновено са чифтноперести с 1-3 чифта листчета, завършващи с пипала, но има и нечетноперести листа със 7-15 листчета без пипала, много пъти нечифтеперести, а има и форми само с пипала (без листчета) . Прилистниците са полусърцевидни, обикновено по-големи от листчетата. Стъблата, листата, прилистниците и бобовете обикновено са покрити с восъчен налеп.

Съцветието е аксиларно и при повечето форми се състои от 1-2 цвята. Но има проби, които при благоприятни условия дават до 11 цветя на дръжка. При стандартните форми дръжките са концентрирани в горната част на стъблото, образувайки фалшив чадър.

Цветя с различни размери, подобни на молци. Цветът на венчето е бял, лилав, мръсно лилав, розов, пурпурен (червеникавочервен). В същото време крилата на боядисаните цветя често имат по-интензивен нюанс от платното. Тичинките са двустранни (9 сраснали и 1 свободна), единият плодник е извит, с власинки по близалцето.

Зърната са цилиндрични, с различна форма: прави, извити, саблевидни, сърповидни, мънистовидни, мечовидни. Върхът на зърното е тъп или остър, понякога прибран.

Дължината на боба е 3-15 см. Всеки боб съдържа 3-8, понякога до 10 семена с различна големина (теглото на 1000 семена е от 40 до 450 г). Формата на семената може да бъде кръгла, овална, заоблено-ъглова, компресирана; повърхност - с вдлъбнатини, гладка, набръчкана. Цветът на семената е жълт, жълто-розов, зелен, синкаво-зелен, кафяв, обикновен или с пурпурни петна, мъхест или мраморен, тъмно лилав, почти черен. Белегът е светъл, кафяв или черен.

1.2 Генетика на граха

Изследването на генетиката на граха започва с известните експерименти на Мендел и оттогава работата в тази посока се извършва интензивно в много страни по света. Грахът е много удобен генетичен обект, тъй като е строг самоопрашител с ясно различими морфологични характеристики, а също така има малък брой хромозоми (2n=14), които съответстват на 7 групи на свързване.

Към днешна дата в граха са изследвани повече от 200 гена с 400 алела. Повече от 160 гена са картографирани върху хромозомата. Голяма заслуга за развитието на частната генетика на граха принадлежи на шведския учен Х. Лампрехт.

Стъбло. Стволовата фасция се причинява от рецесивни алели fa и fas. Растенията с генотипове FaFas, Fafas и faFas имат нормално стъбло.

Дължината на стъблото зависи от действието на много гени. Някои от тях контролират дължината на междувъзлията, други контролират броя на възлите на стъблото. В практическата развъдна работа е препоръчително дължината на стъблото да се разглежда като полигенен признак и да се използват подходящите формули на количествената генетика.

Времето, в което сортът започва да цъфти, зависи от това кой възел произвежда първия цвят. Растенията с доминиращ алел Lf са къснозрели, първото им цвете се образува на 12-14-ия възел, формите с рецесивен алел lf образуват по-ниски цветя на 9-11-ия възел. Разклоняването на стъблото се определя от гените Fr и Fru. При растения с генотип FrFru се образуват от едно до четири разклонения, а при растения с генотип frfru от 5 до 10 разклонения. Гените Frfru и frFru имат растения от междинен тип. Установен е плейотропният ефект на гена fru - растенията с този ген са по-ниски, по-бързо узряват и по-малко продуктивни.

Лист и прилистник. Цветът на листата се определя от действието на няколко гена. Броят на листчетата в един перест лист се определя от гена Up. Доминантният алел причинява 2-3 чифта листа, рецесивният алел причинява една двойка листа. Нечетен перест лист от акациевия тип се образува, когато Tl преминава в рецесивна форма. Рецесивният алел af причинява образуването на лист без листа („мустакат“).

Съцветие. От особен интерес при отглеждането на грах са многоцветните форми. Броят на цветята на дръжката се контролира от два гена - Fn и Fna. В доминантно състояние и двата гена причиняват появата на съцветия само с едно цвете. Формите с генотипове Fnfna и fnFna имат сдвоени цветове. Многоцветните форми (fnfna) произвеждат 3 или повече цветя. Броят на бобовете на плододаващото растение също зависи от Pn гена, но в рецесивно състояние той засяга не образуването, а разпадането на вече формирани цветя. Дължината на цветоноса се определя от факторите Pr и Pre. Доминират дългите дръжки.

Цвете. Цветът на венчето зависи преди всичко от ген А, който в доминиращо състояние определя лилавия цвят на венчелистчетата. Рецесивният алел а причинява бяло венче и липса на антоцианин в други части на растението. Други гени също влияят на цвета на венчелистчетата. Плодовитостта на цветята се определя от гените Ms1, Ms2 и Ster. Рецесивният алел ms1 нарушава мейозата в ранната профаза и в късните фази. Генът ms2 причинява женски стерилитет. Големите цветя се образуват под влияние на гена Pafl, докато рецесивният ген (pafl) причинява малки цветя.

Плодът. Формата на боба зависи от гените Con, Co, N, Cp. В този случай генотипите ConsoCpN, ConsoCpN, conCoCpn, conCopn, concoCpn, concopn определят прав боб; conCoSpN, conCospN, concospN-леко извити; ConsoCrn, Consocpn и Consocpn-извити. Извитите зърна имат повече яйцеклетки от правите. Когато Bt генът се комбинира с N, се образува тъп връх на зърното; когато btn, btN и Btn се комбинират, се образува заострен.

Пергаментният слой в клапите на зърната се развива в присъствието на доминиращи гени P и V. При такива растения зърната стават силно напукани, когато узреят. Генотипът pV причинява образуването на пергаментен слой под формата на тънки нишки, Pv - под формата на малки петна. На формите с pv липсва пергаментов слой (захарни зърна). Общата дебелина на клапите зависи от гена N. При рецесивен алел тази цифра се увеличава с 50-80%.

Размерът на зърното зависи от няколко гена: при рецесивните алели laf, te и ten ширината намалява, при наличието на алел lt се увеличава. Генът Miv влияе върху подреждането на яйцеклетките в шушулката: с рецесивния алел те са разположени по-близо.

2. Материали и методи на изследване

Материал за изследването са хибридни популации на грах F 5, получен от кръстосването на Aksai Mustached 10 × Сармат. Засяването на хибридни семена е извършено ръчно на опитни парцели на UOFH AChGAA.

В резултат на това бяха измерени височини на растенията, изчислени са броят на междувъзлията, дължината на всяко междувъзлие, броят на зърната, броят на зърната в боба и теглото на зърната на растение. Измерванията са направени с помощта на линийка, а масата на зърното е изчислена с помощта на лабораторни везни.

По време на първичния анализ данните бяха въведени в MS Excel.

Допълнителен анализ на данните беше извършен с помощта на програмата Polygen A по метода на Мережко A. F., 1984.

3. Резултати от изследванията

3.1 Брой зърна

За родител с минимална стойност на признака е взет сорт Сармат, средната стойност е 4,24 зърна. Размерът на извадката е 21 растения. Средната стойност на признака за родителя с максимална стойност е 5,2 боба, размерът на извадката е 20 растения. Обемът на извадката от хибрида е 550 растения.

Родителските форми се различават с 1 боб. Средната стойност на признака в хибрид надхвърля стойностите на родителските форми, но е по-близо до по-малкия родител. Това означава, че се наблюдава доминиране на по-ниската стойност на атрибута. Индикаторът за доминиране (hp) е - 1.442.

Ориз. 1. Крива на честотно разпределение на броя на бобовете при родители и хибриди.

Графиката има дясна асиметрия и три пика. (Фиг. 1.)

Разцепване 3:1, т.е. според монохибридната схема. Силата на гена е 1 боб.

3.2 Тегло на зърната на растение

За родител с минимална стойност на признака е взет сорт Сармат, средната стойност на признака е 4,05 g. Средната стойност на признака за родителя с максимална стойност е 4,94 g.

Ориз. 2. Крива на честотно разпределение на зърнената маса на растение за родители и хибриди.

Родителските форми и хибридът имат еднакви стойности, а върховете на кривите на разпределение са разположени в един клас. (фиг.2.)

Това показва липсата на генетични различия в този признак между родителските индивиди и хибрида. Показателят за доминиране (hp) е - 1.975, т.е. се наблюдава доминиране на по-ниската стойност на признака и хибридна депресия.

3.3 Брой зърна на растение

За родител с минимална стойност на признака е взет сортът Aksaisky Usatiy 10, средната стойност е 17,7 зърна. Средната стойност на признака за родителя с максимална стойност е 18,19 грейна.

Родителските форми се различават по ½ зърна Средната стойност на признака в хибрид надхвърля стойностите на родителските форми, но е по-близо до по-малкия родител. Това означава, че се наблюдава доминиране на по-ниската стойност на атрибута. Показателят за доминиране (hp) е - 11,3.

Фиг.3. Крива на честотно разпределение на броя зърна на растение за родителите и хибрида.

Графиката има дясна асиметрия. (Фиг. 3.) Разделянето става по монохибридна схема.

4. Изводи

1. По време на курсовата работа беше извършен генетичен анализ на количествените признаци на хибридите на грах F 5от пресичане на Aksai мустакат 10 × Сармат.

В резултат на генетичния анализ на количествените признаци са получени следните резултати:

А) По броя на признаците на бобовете родителските форми се различават с 1 боб, като се наблюдава доминиране на по-ниската стойност на признака. Индикаторът за доминиране (hp) е - 1.442. Разцепване 3:1, т.е. според монохибридната схема. Силата на гена е 1 боб.

Б) Според теглото на признака на зърната на растение, родителските форми и хибридът имат еднакви стойности, а върховете на кривите на разпространение са разположени в един и същи клас; няма генетични разлики за този признак между родителските индивиди и хибридът. Индикаторът за доминиране (hp) е - 1.975.

В) Родителските форми се различават по ½ зърна Средната стойност на признака в хибрид надхвърля стойностите на родителските форми, но е по-близо до по-малкия родител. Това означава, че се наблюдава доминиране на по-ниската стойност на атрибута. Показателят за доминиране (hp) е - 11,3. Графиката има дясна асиметрия. (Фиг. 3.) Разделянето става по монохибридна схема.

В резултат на курсовата работа всички цели и задачи бяха постигнати.

Библиография

1. Гужов Ю.Л. и др., Селекция и семепроизводство на културни растения, // М.: Агропромиздат, 2004, 463 с.

Гужов Ю.Л., Модели на изменчивост на количествените признаци при граха поради модификации и генотипни различия, Генетика, 2000, т. 18, стр. 283-291.

3. Интернет ресурси:<#"center">Приложения

Приложение 1

Брой зърна

Статистически параметри на родителски форми и хибрид F2 Параметри Pmin Pmax F2 Размер на извадката - n2120550 Средна стойност на извадката - X4.245, 204.03 Стандартно отклонение - Sx0.9951.7651.691 Грешка на средната извадка - Sosh. 0.2170.3950.072 Коефициент на вариация - Cv%23.4833.9542.00Максимална опция - Max6.09.09.0Минимална опция - Min3.03.01.0Долен доверителен интервал - X-3Sx1.3-0.1-1 ,0Горен доверителен интервал - X+3Sx7,210, 59,1 Индикатор за доминиране в F2-1,442

Вариантни честоти (в % и числа) в класове със средни стойности: 0.21.73.14.66.07.58.9Сармат 0.00.023.861.914.30.00.0F20.018.220.944.08.76.51.6Ax. Us.100,00,015,045,020,015,05,0

Приложение 2

Тегло на зърната на растение

Статистически параметри на родителските форми и хибрида F2 Параметри Pmin Pmax F2 Брой проба - n2120555 Средна стойност на пробата - X4,054,923,62 Стандартно отклонение - Sx0,8282,2662,377 Грешка на средната проба - Sosh. 0.1810.5070.101 Коефициент на вариация - Cv%20.4746.0365.68 Максимална опция - Max5.311.110.5 Минимална опция - Min2.42.10.0 Долен доверителен интервал - X-3Sx1.6-1.9-3.5 Горен доверителен интервал - X+3Sx6,511,710 ,8 Индикатор за доминиране в F2-1,975

Вариантни честоти (в % и числа) в класове със средни стойности: 0.72,44,05,77,39,010,612,313,9Sarmat0,019,061,919,00,00,00,00,00,0F29,921,827,017,77,42,90, 90, 20,4Ax. Мустаци 100,020,045,020,05,05,05,00,00,0

Приложение 3

Брой зърна на растение

Статистически параметри на родителски форми и хибрид F2 Параметри Pmin Pmax F2 Брой проби - n2021550 Средна стойност на пробата - X17.7018, 1915.17 Стандартно отклонение - Sx8.5233.8688.449 Грешка на средната стойност на пробата - Sosh. 1.9060.8440.360Коефициент на вариация - Cv%48.1521.2655.69Максимална опция - Max41.025.067.0Минимална опция - Min7.012.00.0Долен доверителен интервал - X-3Sx-7.96.6-10.2Горен доверителен интервал - X+3Sx43.32 9.840.5 Индикатор за доминиране във F2-11.305

Вариантни честоти (в % и числа) в класове със средни стойности: 2.99,315,622,028,434,841,247,553.9Ax. Усат 100,035,035,015,010,00,05,00,00,0F214,227,528,020,06,22,21,10,20,2Сармат0,04,852,442,90,00,00,00,00,0

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаване на тема?

Нашите специалисти ще съветват или предоставят услуги за обучение по теми, които ви интересуват.
Изпратете вашата кандидатурапосочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.

Големият чешки учен Грегор Мендел е първият изследовател в историята на биологията, който, използвайки разработения от него прост и обективен метод на хибридизация, успява да открие основните модели на наследяване на признаците.

1) Обяснете защо Г. Мендел често се нарича основател на генетиката.

Отговор: Мендел формулира основните закони на генетиката и обяснява предаването на наследствените характеристики от родителите на потомството.

2) Върху какви организми е провел експериментите си Г. Мендел? Какви свойства притежават, удобни за генетични изследвания?

Отговор: Грах. Дава много семена, самоопрашващо се растение и има затворен цвят.

3) Попълнете празните места в изреченията.

Отговор: Растения, които имат хомогенни гени , получен с селекция , самоопрашване, се нарича чиста линии.

4) Помислете за диаграмата „Цветя на нощното красиво растение“. Назовете доминантни и рецесивни признаци. Какво представляват буквите А и а?

Какъв генотип е характерен за хибрида от първо поколение (F 1)? Как се нарича този тип унаследяване на цвета на венчето на цветята за нощна красота? Какъв закон изразява буквеното обозначение на генотипа на хибрид от първо поколение? Запишете какво потомство може да се появи във второто поколение растения с розови цветя.

5) Проучете данните в таблицата „Резултати от експериментите на Мендел за кръстосване на сортове грах“, която представя резултатите от някои от експериментите на Г. Мендел. Намерете доминиращите черти. Коя колона от таблицата илюстрира първия закон на Мендел - правилото за доминиране. Коя колона обобщава резултатите от втория закон на Мендел?

Отговор: Доминиращи характеристики са червени, високи, подути. Знаци - 1 закон; второ хибридно поколение - 2-ри закон.

6) Формулирайте първия и втория закон на Мендел. Какво е непълно господство? Посочете фенотиповете и генотиповете на родителските форми. Илюстрирайте отговора си с примери.