Хромосомные мутации — изменения структуры хромосом, хромосомные перестройки. Можно выделить основные типы хромосомных мутаций:

а) делеция — потеря участка хромосомы;

б) транслокация — перенос части хромосом на другую негомологичную хромосому, как результат — изменение группы сцепления генов;

в) инверсия — поворот участка хромосомы на 180°;

г) дупликация — удвоение генов в определенном участке хромосомы.

Хромосомные мутации приводят к изменению функционирования генов и имеют значение в эволюции вида.

Геномные мутации — изменения числа хромосом в клетке, появление лишней или потеря хромосомы как результат нарушения в мейозе. Кратное увеличение числа хромосом называется полиплоидией (Зп, 4/г и т. д.). Этот вид мутации часто встречается у растений. Многие культурные растения полиплоидны по отношению к диким предкам. Увеличение хромосом на одну-две у животных приводит к аномалиям развития или гибели организма. Пример: синдром Дауна у человека — трисомия по 21-й паре, всего в клетке 47 хромосом. Мутации могут быть получены искусственно с помощью радиации, рентгеновских лучей, ультрафиолета, химическими агентами, тепловым воздействием.

Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова. Русский ученый-биолог Н.И. Вавилов установил характер возникновения мутаций у близкородственных видов: "Роды и виды, 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".

Открытие закона облегчило поиски наследственных отклонений. Зная изменчивость и мутации у одного вида, можно предвидеть возможность их появления и у родственных видов, что имеет значение в селекции.

Генетика человека

У человека 23 пары — 46 хромосом. В настоящее время изучен характер наследования примерно 2000 признаков.

Методы изучения генетики человека.

1. Генеалогический — изучение родословной человека. Определение доминантных и рецессивных признаков, характера генных мутаций. Этим методом удалось установить принцип наследования гемофилии.

2. Близнецовый — изучение фенотипа и генотипа близнецов и степени влияния среды на развитие признака. Однояйцевые близнецы (идентичные) образуются из одной зиготы и имеют одинаковый генетический материал. Наиболее интересны для изучения. Разнояйцевые близнецы (неидентичные) — близнецы из различных зигот, разных оплодотворенных яйцеклеток.

3. Биохимический — изучение характера биохимических реакций в организме, связанных с нарушением обмена веществ. Выявление сахарного диабета, фенилкетонурии. Позволяет установить болезнь на ранней стадии и лечить ее.

4. Цитогенетический — микроскопическое исследование хромосомного набора и структуры хромосом. Изучение генетики человека позволяет диагностировать, лечить и предсказывать вероятность генетической аномалии. Для профилактики и прогнозирования вероятности генетического заболевания созданы медико-генетические консультации.

СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ И МИКРООРГАНИЗМОВ

Задачи и методы селекции. Селекция — это наука о создании новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека.

Сорт, порода, штамм — искусственно созданные человеком популяции организмов с определенными наследственными признаками: морфологическими, физиологическими и высокой продуктивностью. Проявление фенотипа зависит от условий среды, поэтому в селекционной работе важен не только генотип организма, но и условия его содержания (климатические факторы, уход).

Н.И. Вавилов установил, что для успешной селекции необходимо учитывать следующее:

а) исходное разнообразие признаков организмов — генетическую гетерогенность вида;

б) законы наследственности и наследственной изменчивости;

в) роль среды в развитии признака;

г) формы искусственного отбора для их выявления и закрепления.

Основой селекционной работы является искусственный отбор.

Искусственный отбор — отбор человеком особей с нужными хозяйственными признаками для последующего разведения. Учитывая индивидуальные признаки организма, человек отбирает особей с полезными признаками и выбраковывает остальных.

Виды отбора. Первым этапом селекции явилось одомашнивание — процесс превращения диких животных и растений в культурные формы.

На первых этапах одомашнивания человек использовал бессознательный отбор — отбор без определенно поставленной цели. Сознательный отбор — это методический отбор, направленный на изменение ряда признаков с целью получения особей с необходимыми качествами.

Этапы селекции.

1. Подбор родительских пар по хозяйственно-ценным признакам, месту их происхождения.

2. Гибридизация — получение гибридов путем близкородственного скрещивания (инбридинг) или отдаленной гибридизации (аутбри-динг). В результате гибридизации может наблюдаться эффект гетерозиса, когда гибридное поколение обладает более высокой плодовитостью и жизнеспособностью. Эффект гетерозиса отмечается только у гибридов 1-го поколения, полученного при скрещивании двух высокопродуктивных чистых линий. В следующих поколениях эффект пропадает, так как имеет место расщепление признаков по законам Менделя.

3. Отбор массовый или индивидуальный по хозяйственным признакам.

4. Метод испытания производителей по потомству.

Методы селекции растений

Центры происхождения культурных растений.

Н.И. Вавилов собрал коллекцию семян различных сортов культурных растений со всего мира и установил 7 центров происхождения и многообразия культурных растений. Эти центры совпадают с очагами древних цивилизаций.

1. Южноазиатский (Индия) — рис, сахарный тростник, баклажан, огурец, манго, цитрусы.

2. Восточноазиатский (Китай) — просо, соя, гречиха, ячмень, лук, груша, яблоня, слива, хурма, чай, опийный мак, редька, горчица, олива, шелковица и т. д.

3. Юго-Западноазиатский (Средняя и Малая Азия) — пшеница, рожь, бобовые, виноград, морковь, репа, лук, чеснок, хлопчатник, конопля, абрикос, персик, груша, яблоня, миндаль, грецкий орех и др.

4. Средиземноморский — чечевица, маслины, капуста, свекла, репа, кормовые культуры, пшеница, овес, горох, люпин, брюква, редька, спаржа, сельдерей, укроп, щавель и т. д.

5. Абиссинский (Африка) — твердая пшеница, ячмень, кофе, сорго, банан, кунжут, кориандр, лук и др.

6. Центральноамериканский (Мексика) — кукуруза, хлопчатник, какао, тыква, табак, перец, подсолнечник, томат и др.

7. Андийский (Южная Америка) — картофель, ананас, кокаиновый куст, табак, арахис, подсолнечник, какао, каучук, хинное дерево и др.

Этапы селекции растений.

1. Массовый и индивидуальный отбор растений с необходимыми признаками.

2. Создание чистых линий — гомозиготных особей с одинаковым генотипом, полученных в результате самоопыления. Самоопыление повышает число гомозигот, позволяет выявить неблагоприятные мутации. Для самоопыляемых растений применяют многократный индивидуальный отбор и выводят несколько чистых линий по определенным признакам. Для перекрестноопы-ляемых растений проводят искусственное самоопыление и выявляют мутации. У полученных гомозиготных линий урожайность снижается.