Как можно доказать что на первых этапах одомашнивания

Селекция

Термин «селекция» происходит от латинского слова selection – отбор. Говоря о селекции, имеют в виду два значения:

1. процесс создания сортов растений, пород животных, штаммов полезных микроорганизмов;

2. науку, разрабатывающую теорию и методы создания сортов растений, пород животных, штаммов полезных микроорганизмов.

Теоретическая база селекции – генетика. Итогом селекционного процесса являются сорт, порода, штамм. Сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов – это совокупность организмов, созданных человеком в процессе селекции и имеющих определенные наследственные свойства. Все организмы, составляющие эту совокупность, имеют сходные наследственно закрепленные особенности, однотипную реакцию на условия среды. 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.

Селекция как процесс представляет собой специфическую форму эволюции, подчиняющуюся общим закономерностям. Главная отличительная особенность селекции как процесса состоит в том, что естественный отбор заменен на искусственный, проводимый человеком. Это и позволило Н.И. Вавилову дать емкое и образное определение селекции как процесса. Он писал, что селекция представляет собой «эволюцию, направляемую волей человека». Следовательно, селекция есть важнейший род практической деятельности человека, итогом которой и стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.

Одомашнивание как первый этап селекции

Отечественный генетик и эволюционист Д.К. Беляев предположил, а затем со своими коллегами экспериментально показал, что отбор по поведению был одним из важнейших факторов резкого повышения изменчивости на начальных этапах одомашнивания животных. Выяснилось, что селекция по поведению не ограничивается изменением самого поведения. Параллельно изменяются многие жизненно важные функции и процессы. Происходит перестройка такой строго стабилизированной системы организма, как репродуктивная. Например, у селекционируемых по поведению лисиц наблюдается переход от однократного размножения в году к двукратному, изменяется характер линьки, меняется фотопериодическая реакция, появляется большое количество морфологических признаков, очень похожих на те, что известны для других одомашненных животных (окраска тела, форма ушей, хвоста и т.д.). Громадное разнообразие, закономерно возникающее на первом этапе одомашнивания животных, послужило основой для создания пород животных, резко отличающихся как от диких предков, так и друг от друга.

Итак, на первых этапах введения в культуру растений и одомашнивания животных основным направлением селекции был отбор на способность размножаться в условиях искусственного содержания, т.е. под контролем человека. Среди животных оставлялись на потомство только те, которые могли размножаться в неволе и контактировать с человеком. Среди злаковых растений человек отбирал только те, которые были способны сохранить семена в колосе, т.е. не осыпались, как это характерно для «дикарей».

Центры происхождения культурных растений

Важнейший радел селекции как науки – учение об исходном материале. Фактически он разработан выдающимся советским генетиком и селекционером Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений». Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал земной шар и выяснил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. Вместе с сотрудниками Н.И. Вавилов осуществил в 20–30-е годы более 60 экспедиций по всем обитаемым континентам, кроме Австрии. Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были нестоящими охотниками за растениями. В результате огромной и самоотверженной работы они установили и отельные районы мира, обладающие наибольшим разнообразием генетических форм растений. Таких районов Н.И. Вавилов выделил восемь: 1. Индийский центр;

Н.И. Вавилов считал, что районы, где обнаружено наибольшее генетическое разнообразие по тому или другому виду растений, и являются центрами их происхождения. У картофеля максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, у кукурузы – с Мексикой, у риса – с Китаем и Японией, у хлебных злаков пшеницы, ржи – со Средней Азией и Закавказьем, у ячменя – с Африкой. Эти районы и были отмечены как центры происхождения перечисленных видов. То же самое было сделано и по многим другим видам.

Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его экспедиции собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена во вновь созданном в С.-Петербурге Всесоюзном институте растениеводства, ныне носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института и насчитывает в настоящее время более 300 тыс. номеров. Она-то и является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями. Прежде чем начать создание нового сорта растений, селекционер подбираем из мировой коллекции все необходимые для работы образцы, обладающие интересующими его признаками.

Например, селекционер задумал создать для Сибири холодостойкий сорт пшеницы или ржи. Прежде всего, он будет изучать в мировой коллекции все холодостойкие сорта, собранные в северных районах Азии, Европы, Америки. После этого он сможет выбрать сорт, наиболее соответствующий его селекционной программе.

Мировая коллекция растений – наше крупнейшее национальное достояние, требующее к себе бережного отношения и постоянного пополнения.

Происхождение домашних животных и центры их одомашнивания

Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания связаны – это места древних цивилизаций. В индонезийско-индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.

В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предок – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади – тарпаны, также исчезнувшие, были одомашнены в степях Причерноморья. Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать на исходного дикого предка.

Применение цитоплазматической мужской стерильности

Возникает вопрос, как получить гибридные семена, например, у кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, если в пределах одного растения или даже одного цветка расположены женские и мужские элементы системы размножения и всегда присутствует возможность самоопыления. В этих случаях избежать процесс самоопыления возможно только двумя путями: на материнских формах удалить вручную мужские элементы цветка, продуцирующие пыльцу; сделать мужские соцветия стерильными. Первый путь очень трудоёмок, поэтому генетики начали поиск систем, определяющих мужскую стерильность растений.

В 1929 г. Ученик Н.И. Вавилова, отечественный селекционер и генетик М.И. Хаджинов нашёл в посевах кукурузы растения с мужской стерильностью, которые ничем не отличались от нормальных, полностью стерильных, т.е. не продуцирующих пыльцу. Эта система затем была детально изучена генетически, выявлены разные типы мужской стерильности. Один из них – цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) – был предложен и широко использован для получения гибридных семян у кукурузы, а затем и у многих других видов.

Схема использования ЦМС в селекции разработана в 30-х годах Родсом. Этот тип мужской стерильности характеризуется тем, что только взаимодействие особого типа цитоплазмы (S) и рецессивных генов ядра (rf) обусловливает мужскую стерильность.

В практике используют лишь гибридные семена первого поколения от скрещивания двух линий, простого гибрида и линии или двух простых гибридов. Второе и последующие поколения в производственных посевах не используются, так как гибриды расщепляются на исходные формы и эффект гетерозиса исчезает. В связи с этим при использовании гетерозиса у растений организовано семеноводство в специальных хозяйствах, фермах, где получают только семена первого поколения и продают их хозяйствам, фермерам и т.д. Так как урожайность гетерозисных гибридов значительно (на 20–30%) выше сортов, то затраты на семеноводство гибридных семян с лихвой окупаются. В растениеводстве гетерозис широко используется у кукурузы, сорго, сахарной свеклы, риса томатов и других видов.

Открытие явления гетерозиса было крупнейшим событием в генетике и селекционной практике.

Полиплоидия и отдалённая гибридизация в селекции растений

Виды, у которых число хромосом умножено кратно основному числу (n), называются полиплоидами . Многие виды растений, введенные в культуру, – полиплоиды. Среди покрытосеменных растений доля полиплоидов составляет 30–35%, причём у злаковых трав она равна почти 70%. Из культурных злаков к полиплоидам относятся пшеница и овёс. Основное число хромосом для пшеницы n=7.

Твёрдая пшеница имеет 28 хромосом, т.е. является тетраплоидом: мягкая пшеница, наша основная продовольственная культура, имеет 42 хромосомы, т.е. является гексаплоидом. К полиплоидам относятся и многие другие культурные виды растений: хлопчатник, люцерна, табак и др.

Полиплоидные формы растений делятся на два типа. Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоидами . Например, у обычной диплоидной ржи набор хромосом равен 14. Разработаны методы умножения числа хромосом. Довольно легко можно получить формы ржи с 28 хромосомами, они и представляют собой типичные аутополиплоиды.

Если в результате отдалённой межвидовой или межродовой гибридизации в одном организме объединяются разные геномы, а потом кратно умножаются, то такие полиплоиды называются аллополиплоидами .

Причины стерильности отдаленных гибридов в отсутствие парности гомологичных хромосом

Необходимо вспомнить процесс мейоза: при нормальном протекании коньюгации гомологичных хромосом в профазе их последующее расхождение и образование гаплоидных мужских и женских гамет осуществляется, как правило, без отклонений.

Источник

Вопрос 3. В чем состоит основной метод выведения новых сортов и пород?
Основной движущей силой в возникновении сортов и пород является искусственный отбор. Под искусственным отбором понимается процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем систематического сохранения и размножения особей в ряду поколений с определенными, ценными для человека признаками и свойствами. Дарвин выделял две формы искусственного отбора: сознательный, или методический, когда селекционером ставится конкретная задача и ведется отбор по одному-двум признакам, полезным для человека, и бессознательный (когда для размножения оставляют особи, лучшие по многим признакам). Первый является методом быстрого выведения пород. Например, для получения высокоурожайного картофеля на семена оставляли тот картофель, который давал высокий урожай. Коров, дающих мало молока, или неяйценосных кур съедали, а продуктивных животных сохраняли и получали от них потомство.

Вопрос 4. Как меняется строение и поведение животных в процессе одомашнивания? Приведите примеры.
При одомашнивании животные, с одной стороны, приобретают новые признаки и свойства, полезные человеку, а с другой стороны, теряют признаки и свойства, необходимые им для жизни в дикой природе. Например, домашние свиньи имеют большой слой подкожного жира, тучное тело, у них исчезла агрессивность и устойчивость к естественным врагам. Можно привести эксперимент академика Д. К. Беляева, поставленный на серебристо-черных лисах. Проводя отбор по поведенческим реакциям и оставляя для скрещивания животных спокойных, с выраженным исследовательским инстинктом, он отметил, что у животных в ряду поколений исчезают агрессивность и страх по отношению к человеку. Внешний вид лис также изменился, приблизившись к фенотипу (внешнему виду) домашних собак, — опустились уши, хвост завился крючком, на лбу появилась звездочка.

Источник

Вопрос 3. В чем состоит основной метод выведения новых сортов и пород?
Основной движущей силой в возникновении сортов и пород является искусственный отбор. Под искусственным отбором понимается процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем систематического сохранения и размножения особей в ряду поколений с определенными, ценными для человека признаками и свойствами. Дарвин выделял две формы искусственного отбора: сознательный, или методический, когда селекционером ставится конкретная задача и ведется отбор по одному-двум признакам, полезным для человека, и бессознательный (когда для размножения оставляют особи, лучшие по многим признакам). Первый является методом быстрого выведения пород. Например, для получения высокоурожайного картофеля на семена оставляли тот картофель, который давал высокий урожай. Коров, дающих мало молока, или неяйценосных кур съедали, а продуктивных животных сохраняли и получали от них потомство.

Вопрос 4. Как меняется строение и поведение животных в процессе одомашнивания? Приведите примеры.
При одомашнивании животные, с одной стороны, приобретают новые признаки и свойства, полезные человеку, а с другой стороны, теряют признаки и свойства, необходимые им для жизни в дикой природе. Например, домашние свиньи имеют большой слой подкожного жира, тучное тело, у них исчезла агрессивность и устойчивость к естественным врагам. Можно привести эксперимент академика Д. К. Беляева, поставленный на серебристо-черных лисах. Проводя отбор по поведенческим реакциям и оставляя для скрещивания животных спокойных, с выраженным исследовательским инстинктом, он отметил, что у животных в ряду поколений исчезают агрессивность и страх по отношению к человеку. Внешний вид лис также изменился, приблизившись к фенотипу (внешнему виду) домашних собак, — опустились уши, хвост завился крючком, на лбу появилась звездочка.

Источник

Лекция. Одомашнивание – начальный этап селекции.

1 Селекция как наука и ее задачи.

2 Одомашнивание, как начальный этап селекции

3 Центры происхождения культурных растений

1. Слово «селекция» означает отбор. Однако практически под селекцией понимается наука о создании новых и улучшении су­ществующих пород домашних животных и сортов культурных растений, а также штаммов микроорганизмов. Порода, сорт и штамм — это искусственно полученные популяции с определен­ным комплексом признаков. Вместе с тем под селекцией под­разумевают и сам процесс изменения животных, культурных растений и различных микроорганизмов, осуществляемый в ин­тересах человека. Следовательно, селекция есть род практичес­кой деятельности людей.

Что такоеселекция? В широком смысле слова селекция как процесс изменения домашних животных и культурных расте­ний, по выражению Н. И. Вавилова, «представляет собой эво­люцию, направляемую волей человека». Как род практической деятельности людей селекция возникла еще на заре человечес­кой культуры. Однако селекция стала наукой сравнительно не- давно. Теория селекции стала успешно развиваться благодаря эволюционной теории Ч. Дарвина о творческой роли отбора, а затем на основе генетики.

Все современные сорта растений и породы животных, без ко­торых немыслима современная цивилизация, созданы челове­ком благодаря селекции. В наше время перед селекцией стоят громадные задачи по созданию новых высокопродуктивных по­род животных и сортов растений, приспособленных к услови­ям современного индустриального сельского хозяйства, а также нужных человеку штаммов микроорганизмов.

Важное место в теории селекции занимает генетика, поэто­му развитие генетических основ селекции необходимо для сель­скохозяйственной практики.

2. Одомашнивание как первый этап селекции.Все современ­ные домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и рас­тений в культурные формы называют одомашниванием. Глав­ным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. Если самка первобытного тура — предка современного крупного рогатого скота — продуцировала лишь десятки или сотни килограммов молока, необходимые ей для кормления теленка, то отдельные коровы современных пород дают до 15 000кг молока за лакта­цию, т. е. за период между отелами.

Для животных, например, первым условием, а вместе с тем и показателем одомашнивания было создание (путем отбора) осо­бей, способных к контактам с человеком, к сосуществованию с ним. Иначе говоря, человек изменял поведение животных, пре­вращая их из диких в домашних. В условиях естественной при­роды культурные, т. е. одомашненные, формы существовать, как правило, не могут.

Уже на первых этапах процесс одомашнивания вызвал рез­кое повышение изменчивости животных и растений, что созда­ло предпосылки для успешного осуществления искусственного отбора. В результате этого между породами современных домаш­них животных и сортами растений возникли большие различия. Эти различия во многих случаях превышали различия не толь­ко между видами, но даже родами.

Первые попытки одомашнивания животных и растений пред­принимались людьми еще за 20—30 тыс. лет до н. э. Одомаш­нивание животных началось, вероятно, со случайного выращи­вания диких животных человеком. Некоторые из этих еще ди­ких животных могли существовать в контакте с человеком и начали размножаться в условиях, созданных для них. Так на­чался первый этап их одомашнивания.

Широкое одомашнивание начинается с VIII—VI тыс. до н. э. Именно тогда человек вовлек в культуру подавляющее большин­ство животных и растений. Некоторые виды животных и растений были одомашнены значительно позднее. Так, кроликов люди стали разводить лишь в Средневековье, сахарную свеклу стали возделывать как поле­вое сахарное растение только в XIX в., а мяту — в XX в.

В наше время человек для удовлетворения своих потребнос­тей продолжает одомашнивать новые виды животных и расте­ний. Для получения высококачественной пушнины в XX столе­тии создана новая отрасль животноводства — пушное зверовод­ство. Несомненно, человек в дальнейшем будет вовлекать в одо­машнивание все новые виды животных и растений.

3. Центры происхождения культурных растений.Выдающийся вклад в развитие представлений о центрах происхождения куль­турных растений внесли Н. И. Вавилов и его сотрудники.

В результате многочисленных экспедиций, организованных Н. И. Вавиловым в самые отдаленные уголки планеты, где воз­никли древние земледельческие цивилизации, была собрана уни­кальная, самая крупная в мире коллекция разнообразных куль­турных растений. Именно она послужила фундаментом той ог­ромной коллекции, которая ныне находится в институте расте­ниеводства им. Н. И. Вавилова (Санкт-Петербург) и активно слу­жит интересам науки и практики.

В настоящее время выделяют восемь главных центров про­исхождения культурных растений (табл.). Исследования пока­зали, что родоначальником культурного риса стали два диких вида этого растения — азиатский и африканский. Из 20 диких видов ячменя (многолетних) был одомашнен лишь один вид — двурядный ячмень. Главные центры происхождения культурных растенийи их одомашнивания

Овес и рожь одомашнены значительно позднее, чем пшени­ца и ячмень. До этого они существовали как дикие растения, засорявшие посевы пшеницы.

О происхождении и систематическом положении современ­ных культурных растений судят на основе сравнительно-морфо­логического, физиологического исследования, а также изучения структуры хромосом.

Районы одомашнивания животных.Районы одомашнивания животных, как можно судить на основании современных зооло­гических и археологических исследований, связаны с центрами происхождения культурных растений. По-видимому, в районах Индонезийско-Индокитайского центра впервые были одомашне­ны животные, не образующие крупных стад: собака, свинья, куры, гуси, утки.

В районах Передней Азии, как предполагают, впервые были одомашнены овцы, а в Малой Азии — козы. Предок круп­ного рогатого скота — тур — впервые одомашнен в ряде областей Евразии, предки домашней лошади — в степях При­черноморья. В районе американских центров происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпа­ка, индейка.

Происхождение домашних животных.Одно из наиболее древ­них домашних животных — собака. До недавнего времени бы­ло много споров о происхождении собаки. Теперь установлено, что единственным предком домашней собаки был волк. Родона­чальником крупного рогатого скота был первобытный бык — тур. Тур распространился в Евразии и Северной Африке, но постепенно был уничтожен человеком.

Предками домашней овцы были, по-видимому, дикие ба­раны — муфлоны, которые в свое время широко распростра­нились в нагорьях юга Европы и Передней Азии. Многие исследователи предполагали, что предком домашней лошади послужила дикая лошадь Пржевальского. Однако после того, как было обнаружено различие в числе хромосом между домаш­ней лошадью и лошадью Пржевальского, возможным предком домашних лошадей стали считать тарпана — дикую лошадь южнорусских степей, окончательно истребленную в конце XIX — начале XX в. Тарпан и лошадь Пржевальского произошли от какого-то общего предка.

Родоначальник домашней свиньи — дикий кабан распрост­ранен на огромной территории Евразии. Предком домашней кошки была африканская дикая кошка. Домашняя курица про­изошла от дикой красной курицы джунглей.

Таким образом, для каждого вида домашних животных или растений, несмотря на обилие пород и сортов, удается отыскать, как правило, одного дикого предка, который и был подвергнут одомашниванию.

Источник

Селекция и биотехнология

В данной публикации представлены разработки уроков по теме: «Селекция и биотехнология». Их цель – ознакомить учащихся с предметом и задачами селекции и биотехнологии, основными методами, используемыми в селекции растений, животных и микроорганизмов, и достижениями современной селекции и биотехнологии.

Урок 1–2. Предмет и задачи селекции. Центры происхождения культурных растений и одомашнивания животных

Оборудование: портрет Н.И. Вавилова; таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений и пород домашних животных; карта основных географических центров происхождения культурных растений.

I. Изучение нового материала

1. Предмет и задачи селекции

Селекция (от лат. selection – отбор, выбор) – это наука о получении новых форм растений, животных и микроорганизмов с ценными для человека свойствами. Селекция, о которой Н.И. Вавилов говорил, что это «эволюция, направляемая волей человека», является одновременно и искусством, и наукой, и особой отраслью сельского хозяйства.

Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов. Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.

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. Использование генетических подходов позволяет решать следующие 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.

2. Центры происхождения культурных растений

Один из основоположников научной селекции, академик Николай Иванович Вавилов, считал, что для успешного решения задач селекции, необходимо изучение:

– исходного сортового, видового и родового разнообразия растений и животных;
– влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
– наследственной изменчивости;
– закономерностей наследования при гибридизации;
– особенностей селекционного процесса для самоопыляющихся или перекрестноопыляемых растений.

Это позволяет построить стратегию и тактику искусственного отбора.

Н.И. Вавилов

Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции – учение об исходном материале – фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений».

Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920–1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.

Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были настоящими охотниками за растениями. В результате огромной работы они установили важные закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием. Для разных культур существуют свои центры многообразия, где сосредоточено наибольшее число сортов, разновидностей, разнообразных наследственных отклонений. Эти центры многообразия являются и районами возникновения культурных сортов. Так, у картофеля максимум генетического разнообразия отмечен в Южной Америке, у кукурузы – в Мексике, у риса – в Китае и Японии, у пшеницы и ржи – в Средней Азии и Закавказьи, у ячменя – в Африке. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7.

1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский).
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский).
4. Средиземноморский.Э
5. Абиссинский (Эфиопский).
6. Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский).
7. Южноамериканский (Андийский).

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.

Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его сотрудники собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена в созданном Всесоюзном институте растениеводства (ВИР, г. Ленинград, ныне СанктПетербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.

Карта центров происхождения культурных растений

Мировая коллекция растений – ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны. Она требует к себе бережного отношения и постоянного пополнения. В коллекции ВИРа насчитывается более 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. В их числе более 39 тыс. образцов зерновых, более 19 тыс. – зернобобовых, почти 30 тыс. – кукурузы и крупяных культур, около 4 тыс. – клубнеплодов, почти 17 тыс. – овощных и бахчевых культур, более 11 тыс. – плодовых и ягодных культур, около 2 тыс. образцов винограда, свыше 9 тыс. образцов субтропических и декоративных растений.

Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует для своих целей около 3 тыс. видов и только 150 видов ввел в культуру.

3. Происхождение домашних животных и центры доместикации

На первых этапах селекции животных происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши диких животных, каким-либо образом попавшие к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе. Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным, т.к. не ставилась цель улучшить отдельные показатели продуктивности. Наиболее полный анализ этого этапа селекции дан в классических трудах Ч.Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.) и «Изменение животных и растений под влиянием одомашнивания» (1868 г.). Из более 40 тыс. видов позвоночных животных человек одомашнил только 20 видов.

Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания, или доместикации (от лат. domesticus – домашний), – это территории древних цивилизаций. В Индонезийско-Индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены животные, не образующие крупные стада: собака, свинья, куры, гуси, утки. Причем собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.

В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предки – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади – тарпаны, окончательно истребленные в конце XIX–начале XX вв., были одомашнены в степях Причерноморья. В американских центрах происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.

Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.

Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать исходного дикого предка.

II. Закрепление знаний

Обобщающая беседа по ходу изучения нового материла и заполнение таблицы «Центры происхождения культурных растений»

Таблица 1. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

Название центра

Географическое положение

Окультуренные растения

Южноазиатский тропический

Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии

Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, банан, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, чай, лимон, апельсин, манго, джут и др. (50% культурных растений)

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

Юго-Западноазиатский

Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия

Страны по берегам Средиземного моря

Капуста, сахарная свекла, маслина (олива), клевер, одноцветковая чечевица, люпин, лук, горчица, брюква, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др. (11% культурных растений)

Эфиопское нагорье Африки

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, зерновое сорго, бананы, нут, арбуз, клещевина и др.

Центральноамериканский

Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак, фасоль, красный перец, подсолнечник, батат и др.

Южная Америка вдоль западного побережья

Картофель, ананас, хинное дерево, маниок, томаты, арахис, кокаиновый куст, садовая земляника и др.

III. Домашнее задание

Изучить параграф учебника (предмет и задачи селекции, центры происхождения культурных растений и доместикации домашних животных).

Урок 3–4. Искусственный отбор – главная причина многообразия пород и сортов

Оборудование: портрет Н.И. Вавилова; таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений, пород домашних животных и формы искусственного отбора; карта основных географических центров происхождения культурных растений; биологические объекты для проведения лабораторной работы.

I. Проверка знаний

А. Устная проверка знаний

1) предмет и задачи селекции;
2) учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений;
3) центры доместикации животных.

Б. Работа по карточкам

№ 1. Центром происхождения кукурузы является Центральная Америка, где ее культивировали еще до прихода европейцев. Связан ли центр происхождения какого-либо культурного растения с наличием древнейших земледельческих центров? Какая американская земледельческая цивилизация ввела кукурузу в культуру?

Гомологические ряды пшеницы

№ 2. Как можно доказать, что на первых этапах одомашнивания отбор животных по поведению играл центральную роль?

№ 3. У аравийского кофе существуют сорта, отличающиеся по содержанию кофеина, величине и ароматности зерен, устойчивости к вредителям. Согласно закону гомологических рядов, какое растение – кофе либерийский или чай китайский – будет иметь сходные ряды изменчивости и почему?

№ 4. У пшеницы известны сорта, отличающиеся по остистости, количеству зерновок в колосе, компактности колоса, срокам вегетации. Назовите еще две зерновые культуры, которые имеют сходные с пшеницей ряды изменчивости.

№ 5. Родина капусты и лука находится в Средиземноморском регионе. Каким образом ученые смогли установить центр происхождения этих растений?

№ 6. Какая существует связь между охраной диких сородичей культурных растений и домашних животных и задачами выведения новых сортов и пород?

В. Самостоятельна работа

Учащиеся получают список с названиями культурных растений, которые они должны распределить по центрам происхождения в соответствии с заданным вариантом.

Южноазиатский тропический;
Абиссинский;
Южноамериканский.

Восточноазиатский;
Средиземноморский;
Центральноамериканский.

Юго-Западноазиатский;
Южноамериканский;
Абиссинский.

Названия растений:

1) подсолнечник;
2) капуста;
3) ананас;
4) рожь;
5) просо;
6) чай;
7) твердая пшеница;
8) арахис;
9) арбуз;
10) лимон;
11) сорго;
12) гаолян;
13) какао;
14) дыня;
15) апельсин;
16) баклажан;

17) конопля;
18) батат;
19) клещевина;
20) фасоль;
21) ячмень;
22) манго;
23) овес;
24) хурма;
25) черешня;
26) кофе;
27) томат;
28) виноград;
29) соя;
30) маслина;
31) картофель;
32) лук;

33) горох;
34) рис;
35) огурец;
36) редька;
37) хлопчатник;
38) кукуруза;
39) китайские яблоки;
40) сахарный тростник;
41) банан;
42) табак;
43) сахарная свекла;
44) тыква;
45) лен;
46) морковь;
47) джут;
48) мягкая пшеница.

Ответы:

Южноазиатский тропический:
6; 10; 15; 16; 22; 34; 35; 40; 41; 47.
Средиземноморский:
2; 30; 32; 43.
Южноамериканский:
3; 8; 27; 31.

Восточноазиатский:
5; 12; 17; 24; 29; 36; 39.
Абиссинский:
7; 9; 11; 19; 26.
Центральноамериканский:
1; 13; 18; 20; 37; 38; 42.

Юго-Западноазиатский:
4; 14; 21; 23; 25; 28; 33; 45; 46; 48.
Южноамериканский:
3; 8; 27; 31.
Абиссинский:
7; 9; 11; 19; 26.

II. Изучение нового материала

1. Раскрытие Ч.Дарвином причин многообразия сортов и пород

Людьми давно владела мечта об управлении наследственностью. Они стремились найти средства, изменяющие наследственность. Чаще всего люди изменяли наследственность, даже не подозревая об этом. Чарлз Дарвин показал, что началось это с бессознательного отбора, когда хозяева сохраняли в первую очередь самые ценные экземпляры домашних животных и введенных в культуру растений. О направленном изменении пород и сортов люди не думали, тем не менее, животные и растения изменялись из поколения в поколение. Таким образом, главная причина многообразия пород и сортов – искусственный отбор.

Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным.

Посещая сельскохозяйственные выставки, Ч.Дарвин обратил внимание на большое разнообразие пород и сортов и задался целью выяснить причины этого многообразия. К 40-м гг. XIX в. было известно большое число пород крупного рогатого скота (молочных, мясных, мясо-молочных), лошадей (тяжеловозов, скаковых), свиней, собак, а также кур. Число сортов пшеницы превышало 300, винограда – 1 тыс. Породы и сорта, принадлежащие к одним и тем же видам, часто настолько сильно отличались друг от друга, что их можно было принять за разные виды.

Многие сторонники учения о постоянстве и неизменяемости видов считали, что каждая порода, каждый сорт произошли от отдельного дикого предка. Дарвин обстоятельно изучил происхождение разных пород домашних животных и пришел к заключению, что человек сам создал все их многообразие, как и многообразие сортов культурных растений, изменяя в разных направлениях один или несколько родоначальных диких видов. Особенно подробно Дарвин исследовал происхождение пород домашнего голубя.

Несмотря на большие различия, породы домашних голубей имеют очень важные общие признаки. Все домашние голуби – общественные птицы, гнездятся на зданиях, а не на деревьях, как дикие. Голуби разных пород легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. При скрещивании особей, принадлежащих к разным породам, Дарвин получил потомство, по окраске удивительно сходное с диким сизым (скалистым) голубем. Ученый сделал вывод, что все породы домашних голубей произошли от одного вида – дикого сизого (скалистого) голубя, обитающего на крутых утесах Средиземноморского побережья и севернее, до Англии и Норвегии. Обыкновенный сизый голубь похож на него окраской оперения.

Точным исследованием анатомических и физиологических признаков Ч.Дарвин установил, что все породы домашних кур произошли от банкивской курицы – дикого вида, обитающего в Индии, на Мадагаскаре и Зондских островах; породы крупного рогатого скота – от дикого тура, истребленного в XVII в.; породы свиней – от дикого кабана. Сорта огородной капусты произошли от дикой капусты, еще и теперь встречающейся по западным берегам Европы.

Достаточно ли только наследственной изменчивости для объяснения поразительного многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений и их соответствия той цели, с которой их разводят? Ч.Дарвин в работе «Изменения животных и растений под влиянием одомашнивания» дал научное обоснование процессам формообразования в сельском хозяйстве.

Дарвин обратился к сельскохозяйственной литературе, к отчетам выставок, старым каталогам и прейскурантам, изучил практику коннозаводчиков, голубеводов, садоводов и установил, что постоянно появлялись новые породы и сорта, которые были более совершенными и разнообразными по своим признакам по сравнению с ранее существовавшими. В отдельных случаях новые признаки у домашних животных и культурных растений возникали случайно, внезапно; человек не накапливал их путем направленного отбора. Так появились коротконогая овца, цельнолистная земляника. Они заинтересовали человека своей необычностью, и он закрепил эти признаки в породе, сорте. Но, как правило, человек активно участвовал в длительном процессе создания нужных ему признаков и свойств пород и сортов.

В стаде, стае, в поле, на грядке и т.д. человек замечал отдельное животное или растение с каким-то представляющим для него интерес, хотя бы и мелким, наследственным отличием, отбирал эти особи на племя и скрещивал их. Все другие особи не допускались до размножения. Из поколения в поколение оставлялись в качестве производителей особи, у которых данный наследственный признак был выражен наиболее заметно. Таким образом признак усиливался и накапливался в этой искусственной популяции.

Отбору иногда предшествовало скрещивание для получения в потомстве комбинаций генов, а значит и более разнообразного материала, для искусственного отбора. Например, родоначальник всемирно известной русской породы орловских рысаков был получен так. Сначала скрестили жеребца арабской верховой породы с лошадью датской тяжеловозной, а появившегося от них жеребца – с лошадью голландской рысистой породы. Затем проводился отбор по определенным признакам.

2. Формы искусственного отбора

В зависимости от способа размножения вида, искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным. Массовый и индивидуальный отбор – две основные формы искусственного отбора, используемые в селекции.

Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим, признакам в популяциях растений и животных. Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс. растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, мы отобрали 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих отобранных 50 растений, на следующий год закладываем новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны – этого замечательного высокобелкового кормового растения.

Если мы добились улучшения, то можем считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективен. Однако эта форма отбора имеет существенные недостатки, т.к. мы не всегда по внешним признакам можем определить лучший генотип. Массовый отбор – наиболее древняя форма отбора.

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. Введение индивидуального отбора стало понастоящему революционным этапом в развитии селекции. Это произошло в середине XIX в., когда знаменитый французский селекционер Ж.Вильморен изложил основные принципы этой формы отбора, главным из которых была оценка отбираемых растений или животных по потомству. Чаще всего эта форма отбора применяется в отношении самоопыляющихся растений, когда в размножении участвует только одна особь пшеницы, овса, ячменя. Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией, которая состоит из гомозиготных форм. Индивидуальный отбор также может быть однократным или повторным. В результате его применения получают сорта, представляющие собой одну или несколько гомозиготных чистых линий. Однако и в чистых линиях происходят мутации и появляются гетерозиготные особи.

Рис

Вернемся к тому же примеру с полем люцерны. Отобрав из 1 тыс. 50 лучших по внешним признакам растений, в случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого из 50 растений отдельно и тем самым оценим по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений. Таким образом оценивают генотип отобранного растения, а не только его фенотипические показатели. Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели и в потомстве, индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.

Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки 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.

3. Творческая роль искусственного отбора

Отбор ведет к изменению органа или признака, совершенствование которого желательно для человека. Породы и сорта, происходящие от общих диких предков, развивались под влиянием человека в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям, вкусам и запросам. Они становились все более и более не похожими друг на друга и на дикий вид, от которого произошли. Роль искусственного отбора в эволюции пород и сортов неправильно было бы сравнить с решетом, через которое просто отсеиваются не годные для человека уклонения. 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.

Искусственный отбор является главной движущей силой в образовании новых пород животных и сортов растений, приспособленных к интересам человека. Учение об искусственном отборе теоретически обобщило тысячелетнюю практику человека по созданию пород домашних животных и сортов культурных растений и стало одной из основ современной селекции.

III. Закрепление знаний

Выполнение лабораторной работы.

Лабораторная работа: «Изучение результатов искусственного отбора»

Оборудование: различные сорта комнатных растений (узамбарских фиалок, бегоний или др.).

1. Сравните растения двух сортов, предложенных вам для работы. Определите, по каким признакам они различаются друг от друга в большей степени.

2. Каково значение многообразия признаков у рассматриваемых вами сортов растений для человека?

3. Выскажите предположение, под влиянием каких факторов произошло изменение органов растений, рассматриваемых вами сортов. Какова роль в этом человека?

4. Объясните, как вы понимаете выражение «творческая роль искусственного отбора».

5. Вывод: об основных причинах многообразия сортов, рассматриваемого вами в ходе лабораторной работы, комнатного растения.

IV. Домашнее задание

Изучить параграф учебника (Ч.Дарвин о причинах многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений, искусственный отбор и его формы, творческая роль искусственного отбора).

Заполнить таблицу «Сравнение искусственного и естественного отбора».

Источник