ГОБУ СПО ВО «Воронежский техникум строительных технологий»
План-конспект учебного занятия по дисциплине «Биология» для студентов 1 курса
Тема: «Основные методы селекции. Учение Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений».
Разработала: преподаватель дисциплины «Биология»
Дата проведения: « » ________________ 20___ г.
Цели: Сформировать знания учащихся о селекции как науке, определить цели и задачи науки селекции и познакомить учащихся с центрами происхождения культурных растений, научить находить их по географической карте; сформировать уважительное отношение к труду ученых селекционеров на примере , представление об основных методах селекционной работы с растениями, животными и микроорганизмами и их использовании в с/х практике; дать учащимся новые понятия о гетерозисе, инбридной депрессии, инбридинге, особенностях отдаленной гибридизации; отрабатывать умения применять знания закономерностей наследственности и изменчивости для обоснования методов селекции, сравнения сортов, пород, форм отбора и формулирования выводов; показать учащимся достижения отечественной селекции и дельнейшие перспективы развития этой области науки и практики; продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать, отработать умение учащихся работать с текстом учебника, гербарием.
Тип урока: Изучение нового материала.
Методическое обеспечение урока:
А) Учебные пособия: учебник «Общая биология» 10-11 класс; раздаточный материал – муляжи и картинки, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений и пород домашних животных; материал для выполнения исследовательской работы по центрам происхождения культурных растений; атласы.
Б) Средства контроля: опрос; выполнение исследовательской работы для закрепления материала по центрам происхождения культурных растений.
Основные понятия урока:
Селекция, сорт, порода, штамм, одомашнивание (доместикация), отбор (искусственный, естественный, индивидуальный, массовый), гибридизация, инбридинг, аутбридинг, мутагенез, полиплоидия, гетерозис (гибридная мощь), экстерьер, инбредная депрессия, биотехнология.
Ход урока:
Оргмомент Изучение новой темы.
Ребята, давайте с вами ответим на вопросы?
Что такое селекция? Для чего селекции необходимо знание законов наследственности и изменчивости? Почему селекцию можно назвать эволюцией, направляемой желаниями и трудом человека? Каковы основные направления ?
В ходе краткой беседы обнаруживается дефицит знаний по заданной теме. На основе этого формулируется тема и задачи занятия.
Селекция – наука об улучшении уже существующих и о выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Название этой науки происходит от лат. слова «selectio» - отбор.
Как род практической деятельности человека селекция возникла на заре человеческой культуры. Однако селекция стала наукой сравнительно недавно. Теория селекции стала успешно развиваться благодаря эволюционной теории Ч. Дарвина о творческой роли отбора, а затем на основе генетики.
Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов.
(преподаватель показывает муляжи гибридов культурных растений, породы собак, кошек)
Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.
Штамм – совокупность микроорганизмов.
Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений. Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10–12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Домашний кролик был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята – в XX в.
Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч. Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе. В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.
Научной основой современной селекции выступает генетика, в частности такие ее разделы, как теории гена и мутаций, молекулярные основы наследственности, учение о роли среды в фенотипическом проявлении генетической информации, теория отдаленной гибридизации, экологическая генетика и др.
Задачи современной селекции:
– повышение урожайности и продуктивности уже существующих сортов и пород;
– выведение новых сортов и пород;
– улучшение качества продукции;
– повышение устойчивости сортов и пород к заболеваниям;
– повышение экологической пластичности сортов и пород;
– выведение сортов и пород, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения и др.
Основные методы селекции: (заполнение таблицы)
Методы селекции | Селекция животных | Селекция растений |
Подбор родительских пар: | По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков) | По месту их происхождения (географически удаленных или генетически отдаленных) |
Гибридизация:А) неродственная (аутбридинг)Б) близкородственная (инбридинг) | Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций и проявления гетерозиса. Получается бесплодное потомство. – у отдаленных гибридов обычно невозможен нормальный ход созревания половых клеток; | Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций, а также высокой продуктивности. |
Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с желательными признаками. | Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия для получения гомозиготных (чистых) линий. |
|
+ инбридинга:повышается гомозиготность особей (для быстрого выявления нужного признака) Быстро выявляет дефекты, которые можно устранить из Аа организмов. Стабилизирует генетический материал и генетические задатки организма. Дает возможность точнее прогнозировать потомство.- инбридинга:1) малейшая ошибка повышает гомозиготность особи.2) продолжительный инбридинг ослабляет физические характеристики и экстерьер, понижает жизнеспособность, приводит к неблагоприятному эффекту, снижению жизнеспособности организмов, получившему название инбредная депрессия.3) не обогащает генотип популяции. |
||
Отбор:А) массовыйБ) индивидуальный | Не применяется. | Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений. |
Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру. | Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи. |
|
Метод испытания производителей по потомству | Используют метод искусственного осеменения от лучших самцов-производителей, качества которых проверяют по многочисленному потомству. | Не применяется. |
Экспериментальное получение полиплоидов | Не применяется. | Применяется в генетике и селекции для получения более продуктивных, урожайных форм. |
Индуцированный мутагенез | Применяется с целью получения исходного материала. | Практически не применяется. |
Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным. В зависимости от способа размножения вида, искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным.
Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим, признакам в популяциях растений и животных.
Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым, признакам (белый или красный цветок, рогатое или безрогое животное и др.). Его обычно применяют для перекрестноопыляемых растений. Так, например, были получены новые сорта ржи, в частности сорт Вятка.
При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с интересующим человека признаком и получают от нее потомство.
Индивидуального отбора - точная оценка генотипа при анализе индивидуальных потомков. При отборе особей по количественным признакам, которые наследуются, как правило, очень сложно (количество зерен в колосе пшеницы, жирность молока коровы и др.), где нужна предельно точная оценка генотипа, наиболее эффективен индивидуальный отбор.
Отбор особей с нужными человеку наследственными изменениями приводит к созданию совершенно новых сортов и пород, т. е. никогда ранее не существовавших органических форм с признаками и свойствами, сформированными самим человеком. В этом заключается творческая роль искусственного отбора.
(учащиеся сравнивают виды отбора и заполняют таблицу)
Таблица 2. Сравнение искусственного и естественного отбора
Показатели | Естественный отбор | Искусственный отбор |
Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организма |
|
Отбирающий фактор | Условия среды |
|
Путь благоприятных изменений | Отбираются, становятся производительными | Остаются, накапливаются, передаются по наследству |
Путь неблагоприятных изменений | Отбираются, бракуются, уничтожаются | Уничтожаются в борьбе за существование |
Характер действия | Творческий – направленное накопление признаков на пользу человеку | Творческий – отбор приспособительных признаков на пользу особи, популяции, вида, приводящий к возникновению новых форм |
Результат отбора | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов | Новые виды |
Формы отбора | Массовый, индивидуальный, бессознательный, методический | Движущий, стабилизирующий, дестабилизирующий, дизруптивный, половой |
Явление гибридной силы и его генетические основы
Более высокая жизнеспособность, продуктивность гибридов первого поколения по сравнению со скрещиваемыми родительскими формами получила название гетерозис. Гетерозис может возникать при скрещивании пород у животных, сортов и чистых линий у растений.
Индуцированный мутагенез, полиплоидия и их использование в селекции растений
Индуцированный мутагенез основан на воздействии различных излучений и химических мутагенов на организм для получения мутаций. Мутагены позволяют получить широкий спектр разнообразных мутаций. Из 1 тыс. искусственно полученных мутаций 1–2 тыс. оказываются полезными. Но в этом случае необходим жесткий индивидуальный отбор мутантных форм и дальнейшая работа с ними.
Методы мутагенеза успешно применяют в селекции растений. Известный сорт яровой пшеницы Новосибирская 67 был получен в Институте и генетики СО РАН после обработки семян исходного материала сорта Новосибирская 7 рентгеновскими лучами. Этот сорт обладает короткой и прочной соломиной, что предохраняет растения от полегания в период уборки урожая.
В селекции растений находит широкое применение и метод получения полиплоидных форм. Полиплоидия является разновидностью геномной мутации и заключается в кратном по сравнению с гаплоидным увеличении набора хромосом. Полиплоидные формы можно получить, обрабатывая колхицином семена в период их прорастания.
Кратное увеличение числа хромосом сопровождается возрастанием массы семян и плодов, что ведет к повышению урожайности сельскохозяйственных растений.
К середине прошлого века возникла новая отрасль промышленности – микробиологическая, которая использует одноклеточные грибы, бактерии для производства сложных органических веществ. Микробиологическая промышленность является составной частью биотехнологии.
К биологическим особенностям микроорганизмов, учитываемым в селекции, следует отнести:
– высокую скорость размножения;
– большую частоту появления мутаций;
– неоднородность штамма и эффективность отбора.
«Воронежский техникум строительных технологий»
для организации исследовательской деятельности студентов по теме
дисциплины Биология
Руководители:
Подготовка исследовательской работы:
Деятельность преподавателя:
Преподаватель определяет:
- тему исследовательской работы: «Происхождение центров культурных растений» цель исследовательской работы: выявить условия, необходимые для формирования крупного очага происхождения культурных растений, места их происхождения, а также отработать графические навыки нанесения на контурную карту центров происхождения культурных растений. срок подготовки работы: исследовательская работа рассчитана на работу в течение 1 недели. Срок предоставления результатов работы – февраль. рекомендует базовую литературу:
- оказывает консультативную помощь при формировании работы: формирует структуру исследовательской работы:
Деятельность студентов:
Подбирают и изучают литературу по теме, обрабатывают фактический материал, оформляют исследовательскую работу по выданному плану с развернутыми контрольными вопросами, выводами, сдают на контроль преподавателю в установленный срок. Порядок сдачи и защиты проектной работы:
- Работа сдается на проверку преподавателю за 1 неделю до зачетного срока. При оценке работы преподаватель учитывает:
Соответствие содержания теме;
Правильность заполнения таблицы, оформление контурной карты с центрами происхождения культурных растений;
Связанность, логичность и полноту ответов на контрольные вопросы, грамотность оформления выводов по работе.
- Общая оценка за исследовательскую работу выставляется с учетом оценок за работу, качество выполнения.
Приложение 1
Географические центры происхождения культурных растений
Учение об исходном материале является основой современной селекции. Исходный материал служит источником наследственной изменчивости – основы для искусственного отбора. установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем генетического разнообразия культурных растений, и выделил основные центры происхождения культурных растений (первоначально выделил 8 центров, но затем сократил их число до 7).
Для возникновения крупного очага происхождения культурных растений считал необходимым условием, кроме богатства дикорастущей флоры видами, пригодными для возделывания, наличие древней земледельческой цивилизации.
Для каждого центра установлены характерные для него важнейшие сельскохозяйственные культуры.
1. Южноазиатский тропический центр (около 50%) – включает территории тропической Индии, Индокитая, Южного Китая и островов Юго-Восточной Азии. Не менее одной четверти населения земного шара до сих пор живет в тропической Азии. В прошлом относительная населенность этой территории была еще более значительной. Из этого центра ведет начало около одной трети возделываемых в настоящее время растений. Это родина таких растений, как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин, огурец, черный перец, банан, баклажан, а также большого количества тропических плодовых и овощных культур.
2. Восточноазиатский центр (20%) – включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, Корею, Японию и большую часть о. Тайвань. На этой территории живет примерно также около одной четверти населения Земли. Около 20% всей мировой культурной флоры ведет начало из Восточной Азии. Это родина таких растений, как соя, просо, овес, хурма, редька, персик, чай и многих других овощных и плодовых культур.
3. Юго-западноазиатский центр (14%) – включает территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолии), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии. Сюда же примыкает Кавказ. Родина мягких пшениц, ржи, овса, ячменя, гороха, чечевицы, льна, конопли, яблони, дыни, груши, сливы, миндаля, граната, инжира, лука, чеснока, моркови, репы, свеклы, дыни.
В исключительном видовом разнообразии здесь сосредоточены дикие родичи пшеницы, ржи и различных европейских плодовых. До сих пор здесь можно проследить для многих видов непрерывный ряд от культурных до диких форм, т. е. установить сохранившиеся связи диких форм с культурными.
4. Средиземноморский центр – включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Этот замечательный географический центр, характеризующийся в прошлом величайшими древнейшими цивилизациями, дал начало приблизительно около 11 % видов культурных растений. Среди них такие как твердые пшеницы, капуста, свекла, морковь, укроп, петрушка, лавр, малина, виноград, клевер, вика, лен, маслина, множество других овощных и кормовых культур.
5. Абиссинский центр. Общее число видов культурных растений, связанных по своему происхождению с Абиссинией, не превышает 4% мировой культурной флоры. Абиссиния характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов культурных растений. Среди них такие, как кофейное дерево, кунжут, хлопчатник, финиковая пальма, масличная пальма, арбуз, хлебный злак тэфф, своеобразное масличное растение нуг, особый вид банана.
6. Центральноамериканский центр, охватывающий обширную территорию Северной Америки, включая Южную Мексику. В этом центре можно выделить три очага:
Из Центральноамериканского центра ведет начало около 8% различных возделываемых растений, таких, как кукуруза, подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное дерево), табак, махорка, орех, ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).
7. Андийский центр (Южноамериканский), в пределах , приуроченный к Андийскому хребту. Это родина картофеля, томата, кукурузы, ячменя, арахиса, тыквы, ананаса, гевеи. Отсюда ведут начало хинное дерево и кокаиновый куст.
Как видно из перечня географических центров, начальное введение в культуру подавляющего числа возделываемых растений связано не только с флористическими областями, отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями. Лишь сравнительно немногие растения введены в прошлом в культуру из дикой флоры вне перечисленных основных географических центров. Семь географических центров соответствуют древнейшим земледельческим культурам. Южноазиатский тропический центр связан с высокой и индокитайской культурой. Новейшие раскопки показали глубокую древность этой культуры, синхронной передне-азиатской. Восточноазиатский центр связан с древней китайской культурой, а Юго-западно-азиатский – с древней культурой Ирана, Малой Азии, Сирии, Палестины и Ассиро-Вавилонии. Средиземноморье за много тысячелетий до нашей эры сосредоточило этрусскую, эллинскую и египетскую культуры. Своеобразная абиссинская культура имеет глубокие корни, вероятно совпадающие по времени с древней египетской культурой. В пределах -американский центр связан с великой культурой майя, достигшей до Колумба огромных успехов в науке и искусстве. Андийский центр в Южной Америке сочетается в развитии с замечательной доинкской и инкской цивилизациями.
выделил группу вторичных культур, которые произошли от сорняков: рожь, овес и др. установил, что «важным моментом при оценке материала для селекции является наличие в нем разнообразия наследственных форм». различал следующие группы исходных сортов: местные сорта, иноземные и инорайонные сорта. При разработке теории интродукции (внедрения) инорайонных и иноземных сортов «необходимо отличать первичные очаги формообразования от вторичных». Например, в Испании обнаружено «исключительно большое число разновидностей и видов пшениц», однако это объясняется «привлечением сюда многих видов из разных очагов». придавал большое значение новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале назвал генетическим потенциалом исходного материала.
Исследовательская работа
«Происхождение центров культурных растений»
студента(-тки) группы ________ ____________________________________
группа ФИО
Цель: выявить условия, необходимые для формирования крупного очага происхождения культурных растений, места их происхождения, а также отработать графические навыки нанесения на контурную карту центров происхождения культурных растений.
Оборудование: гербарий культурных растений, контурная карта мира, цветные карандаши, простой карандаш, ластик.
Ход исследования:
Задание №1. Культурные растения Таблица 1.
Задание №2. Центры происхождения культурных растений (по). Рис. 1
Условные обозначения: (названия центров)
I - ___________________________________________________________ V - ____________________________________________________________
II - ___________________________________________________________ VI - ___________________________________________________________
III - ___________________________________________________________ VII - ___________________________________________________________
IV - ___________________________________________________________
Ответы на контрольные вопросы:
1. Какие условия необходимы для формирования крупного очага происхождения культурных растений?
2. Из исследований, проведенных, видно, что очагами происхождения многих культурных растений были не равнинные, а горные районы. Как вы можете объяснить этот факт?
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Результаты исследования (вывод):
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Проверила: ______________ / _________________________ / Оценка за работу: ______ /___________________/
роспись ФИО преподавателя оценка расшифровка
искусственный отбор .
Массовый отбор
При индивидуальном отборе
Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.
В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор .
Искусственный отбор – это выбор человеком наиболее ценных для него особоей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желаемыми свойствами.
В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор - это выделение группы особей по внешним, фенотипическим признакам без проверки их генотипа.
Массовый отбор наиболее эффективен в отношении качественных признаков, контролируемых одним или несколькими генами. Вместе с тем он редко бывает успешным по полигенным признакам с низким коэффициентом наследования.
При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями. В результате появляется возможность оценивать наследственные качества отдельных особей, т. е. способность передавать свойства потомству.
Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35000 телят с помощью глубокого замораживания семени, сохраняющегося долгие годы. Поэтому уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами.
Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если он сочетается с определенными типами скрещиваний.
Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.
В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор .
Искусственный отбор – это выбор человеком наиболее ценных для него особоей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желаемыми свойствами.
В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор - это выделение группы особей по внешним, фенотипическим признакам без проверки их генотипа.
Массовый отбор наиболее эффективен в отношении качественных признаков, контролируемых одним или несколькими генами. Вместе с тем он редко бывает успешным по полигенным признакам с низким коэффициентом наследования.
При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями. В результате появляется возможность оценивать наследственные качества отдельных особей, т. е. способность передавать свойства потомству.
Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35000 телят с помощью глубокого замораживания семени, сохраняющегося долгие годы. Поэтому уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами.
Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если он сочетается с определенными типами скрещиваний.
Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.
При инбридинге
Аутбридинг двух форм
Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.
Методы гибридизации (типы скрещивания) в селекции . Все разнообразие типов скрещиваний сводится к инбридингу (родственное скрещивание) и аутбридингу(неродственное скрещивание).
При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец - дочь, мать - сын, двоюродные братья - сестры и т. д.). Этот тип скрещивания применяют в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков. Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности.
Вместе с тем при инбридинге часто наблюдается ослабление животных, их постепенное вырождение, обусловленное гомозиготизацией рецессивных аллелей.
Аутбридинг – это скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций. Получается бесплодное потомство. Аутридинг бывает двух форм : внутрисортовая гибридизация и отдаленная гибридизация. Отдаленная гибридизация характеризуется скрещиванием организмов, относящихся к разным видам растений и животных.
Аутбридинг повышает уровень гетерозиготности потомства и гетерогенности популяции.
Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.
Полиплоидия. полиплоидии
Мутагенез
Основными методами селекции являются: отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.
Полиплоидия. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется метод полиплоидии , который приводит к увеличению размеров клеток и всего растения вследствие умножения числа наборов хромосом. Кроме того, избыток хромосом повышает их устойчивость к патогенным организмам (вирусам, грибам, бактериям) и ряду других неблагоприятных факторов, например к радиации: при повреждении одной или даже двух гомологичных хромосом остаются неповрежденными другие такие же.
Около 80 % современных культурных растений являются полиплоидами. Так, триплоидная сахарная свекла отличается от обычной не только большей урожайностью вегетативной массы и более крупными размерами корнеплодов, но и повышенной их сахаристостью, а также устойчивостью к болезням.
Мутагенез . Спонтанные мутанты используются преимущественно в селекции растений. Так, на основе мутанта желтого безалкалоидного люпина получено несколько сортов сладкого люпина, которые выращивают на корм скоту. Люпин, содержащий алкалоиды, для этой цели непригоден, поскольку животные его не едят.
В последние десятилетия во многих странах мира развернуты работы по получению индуцированных мутантов. Индуцированные рентгеновыми лучами мутанты были выделены у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.). Они отличаются не только повышенной урожайностью, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке. Кроме того, короткая и прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера колоса и массы семян без опасения, что повышение урожая зерна приведет к полеганию растений.
Всероссийский фестиваль педагогического творчества (2014/2015 учебный год)
Номинация: педагогические идеи и технологии: среднее образование
Конспект урока биологии в 11 классе «Методы селекции растений»
Синдеева Е.А.,
учитель биологии
МКОУ «АСШ им. А.А. Кудрявцева»
Тема урока:
«Методы селекции растений»
Цель урока:
формирование представлений об основных методах селекции растений, выявление их особенностей
Образовательные задачи:
1). расширить знания учащихся о селекции растений;
2). рассмотреть основные методы селекции растений;
3). раскрыть значение работ русских ученых-селекционеров по выведению новых сортов культурных растений.
Развивающие задачи:
1). способствовать развитию речи учащихся путем постановки вопроса, требующих развернутого и связного ответа.
2). создать условия для развития произвольного внимания при объяснении нового материала
3). способствовать развитию наглядно-образного мышления при демонстрации презентации, наглядных материалов.
Воспитывающие задачи:
1). создать условия для воспитания у учащихся правильной научной картины мира
2). способствовать воспитанию у учащихся ответственного отношения к труду, за результаты труда.
Оборудование:
компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация для ИД, муляжи сортов яблок
План урока:
Оргмомент
Актуализация опорных знаний учащихся
Изучение нового материала
Закрепление полученных знаний
Домашнее задание
Рефлексия
Ход урока.
Оргмомент
Учитель: Здравствуйте, ребята. Сегодня на уроке нам нужно изучить достаточно объемный материал, поэтому давайте максимально сконцентрируемся на уроке и будем работать быстро. Итак,тема урока «Методы селекции растений» (запись в тетрадь)
Учитель: что вы знаете по данной теме? Что хотели бы узнать? Какие цели вы поставите перед собой на урок?
Актуализация опорных знаний учащихся
1). Что такое селекция? (наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку свойствами)
2). Что называют сортом? (популяцию растений, искусственно созданную человеком, которая характеризуется определенным генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продуктивности)
3). Какая наука является теоретической базой селекции? (генетика)
4). Почему генетические знания играют большую роль в развитии селекции растений? (основой успеха селекционной работы является генетическое разнообразие исходного материала. В своей работе селекционеры стараются использовать все многообразие диких и культурных растений)
Объяснение нового материала
Постановка проблемы.
Лекция учителя с опорой на слайды презентации
1.Основными и традиционными методами селекции растений являются отбор и гибридизация.
Применяя отбор селекционер не создает ничего нового, а выделяет растения с полезными качествами, уже имеющими в популяции.
Индивидуальный отбор -
Отбор по генотипу
Применяют для самоопыляемых растений
Приводит к гомозиготности
При индивидуальном отборе выбирают особь с интересующим человека признаками и получают от него потомство и используется для самоопыляющихся растений, потомство которой называется чистая линия. Сеют семена отдельно и оценивают по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений генотип.
Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков.
Массовый отбор -
Отбор по фенотипу
Применяют для перекрестноопыляемых растений
Приводит к гетерозиготности
Недостатки: не всегда по внешним признакам можно определить лучший генотип.
Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым признакам (белый или красный цветок), поэтому его применяют для перекрестноопыляемых растений. Так получен сорт ржи – Вятка.
2. Для создания сортов растений с запрограммированными качествами ведется специальная целенаправленная работа – подбирается материал, проводится гибридизация с последующим отбором
.
Так, методами скрещивания и индивидуального отбора были выведены высокопродуктивные кубанские сорта пшеницы: Безостая 1, Аврора, Кавказ (П.П. Лукьяненко); В. Н. Ремесло на Украине получил сорт Мироновская 808, а затем более урожайные сорта Юбилейная 50, Харьковская 63 и др.; В. С. Пустовойт со своими сотрудниками этими методами создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50-52% масла в семенах
3. В селекции растений широко применяется неродственная гибридизация (аутбридинг). При аутбридинге удается получать гетерозиготные гибриды, превосходящие по своим качествам родительские формы. В этом случае проявляется эффект гетерозиса (гибридной силы).
Сначала выводят ряд отличающихся друг от друга чистых линий, а затем производят межлинейное скрещивание. Выяснив, в каких случаях эффект гетерозиса проявляется наиболее сильно, используют эти линии для получения гибридных семян. Эта методика применяется для получения высоких урожаев кукурузы, огурцов, томатов и других культур.
4. Издавна селекционеры в своей работе использовали полиплоидию.
Самостоятельная работа с учебником стр. 249 - подготовить ответы на вопросы:
Что такое полиплоидия?
При создании сортов, каких растений используется?
Чем воздействуют на растения и что при этом происходит?
Почему селекционеры стремятся получать растения-полиплоиды?
(просмотр флеш-анимации «Создание межвидовых гибридов»)
Беседа:
Каковы основные причины бесплодия гибридов? (хромосомы несхожи, поэтому не могут конъюгировать, нарушается процесс мейоза)
Какая методика позволяет преодолеть стерильность межвидовых (межродовых) гибридов?
Какие межвидовые гибриды были получены в результате отдаленной гибридизации и полиплоидии?
Какие ученые-селекционеры работали в данном направлении?
6.В разработку теории и практики селекции растений большой вклад внес ученый-селекционер Иван Владимирович Мичурин.
В возрасте всего 20 лет Иван Владимирович создал опытно–гибридизационный питомник в городе Козлове Тамбовской губернии и всю жизнь занимался созданием новых сортов плодово–ягодных культур. Вывел более 300 сортов яблок, груш, слив, винограда, абрикосов, ежевики, смородины и табака. В 1932 году г. Козлов Тамбовской губернии переименовали в г. Мичуринск. Ивану Владимировичу было присвоили звание доктора биологических наук и почетного члена Академии наук. В своих работах Мичурин использовал различные методы.
Задание: прослушать сообщение «Методы селекционной работы Мичурина» и заполнить таблицу
| Название метода | Сущность метода | Примеры сортов растений |
Сообщение «Методы селекционной работы Мичурина» с опорой на слайды презентации
Таблица «Методы селекционной работы Мичурина»
| Название метода | Сущность метода | Примеры сортов растений |
| 1.Географически отдаленная гибридизация. | скрещивании представителей контрастных природных зон и географически отдаленных регионов с целью привить гибриду нужные качества (вкусовые, устойчивости) | 1.Груша Бере зимняя Мичурина (от скрещивания южного сорта груши Бере Рояль и дикой уссурийской груши) 2.Яблоня Бельфлер-китайка (родители: американский сорт Бельфлер желтый и китайская яблоня родом из Сибири |
| 2. Биологически отдаленная гибридизация: межвидовая и межродовая | 1.При межвидовой одаленной гибридизации проводилось скрещивание представителей разных видов для получения сортов с нужными свойствами. 2. При межродовой гибридизации проводилось скрещивание представителей разных родов для получения новых растений. | 1.Вишня владимирская X черешня Винклера белая = вишня Краса севера (хороший вкус, зимостойкость) 2.Гибрид вишни и черемухи - церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. |
| 3. Метод ментора | воспитание в гибридном сеянце желательных качеств (усиление доминирования), для чего сеянец прививается на растение-воспитатель, от которого эти качества хотят получить. | 1)Яблоня Китайка (под вой)X гибрид (Китайка Х Кандиль-синап) = Кандиль-синап (морозостойкий). 2)Бельфлер-китайка (гибрид-подвой) X Китайка (привой) = Бельфлер-китайка (лежкий позднеспелый сорт) |
Каково практическое значение гибридизаций? (повышение урожайности, улучшение эстетических качеств, повышение устойчивости к разным факторам, закрепление полезных качеств в потомстве, увеличение биоразнообразия, получение новых качеств, важных для человека)
7. Селекционеры все шире начинают применять для получения новых сортов растений искусственный мутагенез и методы клеточной инженерии.
Сообщение об искусственном мутагенезе
Естественные мутации, сопровождающиеся появлением полезных для человека признаков, возникают очень редко. На их поиски приходится затрачивать много сил и времени. Частота мутаций резко повышается при воздействии мутагенов. К ним относятся некоторые химические вещества, а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко обнаруживаются и полезные, которые используются учеными в селекционной работе. Путём воздействия мутагенами в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Радиационным облучением с последующим отбором созданы ценные сорта гороха, фасоли, томатов
Сообщение о методах клеточной инженерии
Клеточная инженерия основана на создании клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования.
Для гибридизации соматических клеток используются протопласты – клетки, полностью лишенные клеточной стенки (оболочки) и имеющие только клеточную мембрану.
Гибриды, полученные при слиянии протопластов, имеют важные отличия от половых гибридов, поскольку несут цитоплазму обоих родителей.
Первый межвидовой гибрид при слиянии протопластов из клеток разных видов табака был получен в 1972 П. Карлсоном (США). Таким же методом был получен межвидовой гибрид картофеля: при скрещивании картофеля культурного и дикого. Полученный соматический гибрид в сравнении с родительскими формами имел промежуточные характеристики по форме листа, величине клубней, но отличался большей мощностью куста и высотой стеблей, благодаря чему и был включен в дальнейшую селекционную работу.
Также возможно создание гибридов, наследующих ядерные гены одного из родителей наряду с цитоплазматическими генами обоих родителей. Особый интерес представляют гибриды растений, несущие цитоплазматические гены устойчивости к различным патогенам и стрессорным факторам от дикорастущих видов или цитоплазматические гены мужской стерильности.
Слияние протопластов используют также для получения гибридов с ценными в хозяйственном отношении свойствами между отдаленными видами, которые плохо или вообще не скрещиваются обычным путем. Удалось, например, «ресинтезировать» рапс, являющийся естественным диплоидом между турнепсом и капустой, получить соматический гибрид картофеля с томатами и т. д. При слиянии протопластов создают и новые клеточные линии-продуценты важных соединений.
Выращиваемые на искусственных питательных средах клетки и ткани растений составляют основу разнообразных технологий в сельском хозяйстве. Одни из них направлены на получение идентичных исходной форме растений. Другие - на создание растений, генетически отличных от исходных.
Закрепление полученных знаний
Учитель:
теперь проведите самопроверку по ключу и назовите методы селекции растений.
Домашнее задание: п. 65, подготовить сообщение «Методы клеточной инженерии в селекции животных», «Виртуальная экскурсия «Породы домашних животных»
Рефлексия и выставление отметок
Тема урока:
Цели урока:
1.Сформировать представление о селекции как науке, познакомить с центрами происхождения культурных растений, определить практическое значение закона гомологических рядов для развития селекции.
2. В ходе урока продолжить формирование умений анализировать, обобщать полученные знания, продолжить развитие коммуникативной и информационной компетенции.
3. Сформировать уважительное отношение к труду ученых селекционеров на примере научной деятельности Вавилова Н.И.
Тип урока: Изучение нового материала.
Дидактическая цель: Добиваться осознания и изучения нового материала.
Организационный момент: Приветствие класса.
Побудительная мотивация: Одной из главных физиологических потребностей человека является - потребность в еде. Эта потребность была присуща первобытному человеку и человеку современному. В современном мире много стран, население которых, голодает и многие семьи не знают, что будет, есть их семья на обед. Это страны Африки и Латинской Америки. Продовольственная проблема - глобальная проблема человечества. Решить эту проблему помогает такая наука, как селекция, с которой мы сегодня и познакомимся.
Итак, тема нашего урока: Селекция – эволюция, направляемая человеком
Без знания основ генетики селекция как наука, не могла бы развиваться. Поэтому мы должны вспомнить основные понятия генетики
Актуализация: Работа с терминами в виде фронтального опроса.
Ген
Генетика
Генотип
Наследственность
Изменчивость
Фенотип
Мутации
Основная часть урока:
Все современные сорта растений и породы животных, без которых немыслима современная цивилизация, созданы человеком благодаря селекции.
Например:
1. Предком коровы является тур.
2. Предком Овцы мериноса является муфлон.
3. Предками Арабского жеребца и Владимирского тяжеловоза является дикая лошадь Прежевальского.
4. Предками различных пород собак является дикий волк.
Вопрос классу: Чем занимается наука селекция? Как дать определение этой науке?
(Заслушиваются ответы)
Определение записывается в тетрадь.
Селекция - это наука о методах создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.
Сейчас на несколько минут мы представим, что мы селекционеры.
Первый ряд обдумывает ответ на первое задание, второй ряд на второе задание. Время 2 минуты.
Первое задание: Представьте, что вы селекционеры, вам необходимо создать новый сорт томатов, которые будут выращиваться для приготовления томатного сока? Какими признаками бы вы наделили свой сорт? Почему?
Второе задание: Вам необходимо вывести новый сорт томата, пригодного для механизированной уборки плодов. Какими признаками вы наделили бы свой сорт? Почему?
Человеку для разных целей необходимы разные признаки. В первом случае это вкусовые качества томата, во втором случае это форма и размер.
Как человек может сформировать фенотипические признаки?
Может ли человек воздействовать на генотип?
Какие мутагенные факторы вам известны? (колхицин, рентген, ультрафиолет)
Итог: Человек может способствовать возникновению мутаций и отбирать нужные ему признаки. Этим и занимается наука селекция.
Выдающийся селекционер Николай Иванович Вавилов сказал, что: «Селекция – это эволюция, направляемая волей человека».
В чем заслуга этого выдающегося человека мы сейчас узнаем из рассказа.
Выступление ученика:
Николай Иванович Вавилов выдающийся генетик и селекционер.
В поисках исходного материала для получения новых гибридов растений Н.И. Вавилов организовал в 20-30-е годы десятки экспедиций по всему миру. Во время этих экспедиций было собрано более 1500 видов культурных растений и огромное количество их сортов.
В настоящее время эта уникальная коллекция хранится во всероссийском институте растениеводства и используется селекционерами в их практической работе.
Так, например, известный сорт озимой пшеницы Безостая-1 был получен в результате гибридизации аргентинской пшеницы из коллекции Н.И. Вавилова с отечественными сортами.
Анализируя собранный материал, Николай Иванович Вавилов заметил, что в некоторых районах наблюдается очень большое разнообразие сортов определенных видов культурных растений, а в других районах такого разнообразия нет. Ученый предположил, что район наибольшего генетического разнообразия является центром его происхождения и одомашнивания. На карте показаны восемь центров происхождения важнейших культурных растений. Эти центры совпадают с очагами человеческой культуры.
Вопросы классу:
1. С какой целью Вавилов Н.И. организовал в 20-30 годы десятки экспедиций по всему миру?
2. Какой вывод был сделан ученым, после анализа собранного материала?
Задание: Сейчас вам предлагается на основе текста ст.123-125 учебника заполнить таблицу: (10 мин.)
Центры происхожденияНазвание растений
1.Индийский
Рис, цитрусовые, огурцы, баклажаны
2. Китайский
Просо, соя, гречиха, вишня, слива
3. Среднеазиатский
Пшеница, горох, бобы, лен, чеснок
4. Преднеазиатский
Рожь, ячмень, инжир, роза
5. Средиземноморский
Капуста, маслины, свекла, клевер
6. Абиссенский
Сорго, бананы
7. Центральноамериканский
Кукуруза, тыква, хлопчатник, перец
8. Южноамериканский
Томаты, картофель, ананас, фасоль
После работы с текстом, ученикам показываются овощи и фрукты, а ученики показывают этот центр на карте.
Перец – Центральноамериканский
Банан – Абиссенский
Томат – Южноамериканский
Апельсин – Индийский
Роза – Переднеазиатский
Лимон - Индийский
Кроме центов происхождения культурных растений Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов.
«Генетически близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов» (записывается в тетрадь).
Практическое значение : Есть такое растение люпин (семейства Бобовые) которое содержит много белка. Растение могло быть ценной кормовой культурой, если бы в семенах этого растения не содержался ядовитый алкалоид. Согласно закону гомологических рядов безалкалоидные мутации должны быть у люпина. Такая форма была найдена и послужила основой для создания ценного сорта сладкого безалкалоидного люпина.
Этот закон позволяет предсказать существование диких растений с признаками, ценными для селекционной работы.
Сегодня мы получили представление об еще одной биологической науке – селекции.
Давайте подведем итоги.
Закрепление:
1.Почему селекцию называют сестрой генетики?
2. Что открыл Вавилов Н.И.?
3. Какие проблемы поможет решить человечеству селекция?
Домашнее задание:
Параграф
Письменно ответить на вопрос:
«В чем практическое значение для биологии закона гомологических рядов?»
Методы селекции растений и животных.
Тип урока : комбинированный урок.
Цели урока : изучение задач и целей науки – селекции растений, животных и микроорганизмов, знакомство с 8 основными центрами происхождения культурных растений, и главными центрами одомашнивания диких животных, изучение основных достижений советских биологов Н.И.Вавилова и его сотрудников, воспитание патриотических чувств.
Селекция в широком смысле слова обозначает отбор. Но в широком понимании селекция – это комплексная наука, направленная на повышение производительности сельского хозяйства.
Задача селекции состоит в создании новых и улучшении уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Все современные домашние растения и животные произошли от диких предков.
Процесс превращения диких растений и животных в культурные формы называют одомашниванием.
Главным фактором одомашнивания является искусственный отбор, отвечающий требованиям человека.
В условиях естественной природы, одомашненные формы существовать как правило не могут.
Первые попытки одомашнивания животных и растений предпринимались людьми еще за 20-30 тыс. лет до н.э. Одомашнивание началось со случайного выращивания диких животных человеком.(Кроликов люди стали разводить лишь в Средневековье, сахарную свеклу в 19 в., а мяту – в 20в.)
Выдающийся вклад в развитие представлений о центрах происхождения культурных растений внесли Н.И. Вавилов и его сотрудники.
В результате многочисленных экспедиций была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция разнообразных культурных растений.
В настоящее время выделяют 8 главных центров происхождения культурных растений .
Название центра
Одомашненные растения
1. Индонезийско - индокитайский
Бананы, сахарная свекла, хлебное дерево
2.Китайско-японский
Рис, просо, соя, шелковица
3.Среднеазиатский
Тайвань, Корея
Горох, лен, морковь, лук, виноград
4.Переднеазиатский
Иран, Афганистан, малая азия
Пшеница, рожь, ячмень, овес
5.Средиземноморский
Берега средиземного моря
Оливковое дерево, капуста
6.Африканский
Кунжут, хлопчатник, арбуз, кофе
7.Южноамериканский
Фасоль, томаты, арахис, ананас, картофель
8.Среднеамериканский
(южная Мексика)
Кукуруза, фасоль, тыква, красный перец, табак
Методы селекции растений
Отбор
Массовый отбор приводит к выведению из исходного материала целой группы особей, которые обладают желательными для селекционера признаками.(перекрестное опыление у растений)
Индивидуальный отбор сводиться к выведению отдельных особей с интересующими человека признаками и получению от них потомства.(выделение чистых линий – гомозиготных особей).
Гибридизация или скрещивание.
Скрещивание в сочетании с отбором – один из самых эффективных способов селекционной работы.
На основе гибридизации совет. Академиком Н.В. Цицином были получены ценные сорта зерновых (гибридизация пшеницы с рожью – тритикале – кормовая культура, дающая высокие урожаи и стойкая к неблагоприятным внешним условиям.
Районы одомашнивания животных.
В районах Индонезийско – Индокитайского центра впервые были одомашнены – собака, свинья, куры, гуси, утки.
В районах Передней Азии – овцы, козы.
Домашнее задание №37
