Мутагенез как метод селекции

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Мутагенез как метод селекции

Содержание

2. Мутагенез − процесс возникновения наследственных изменений (мутаций) под влиянием внутренних или внешних естественных (спонтанных) или искусственных
3. Основные свойства мутаций: мутации могут происходить у любого организма, на любой стадии его развития, в различных
4. Мутации, возникшие в половых клетках называются генеративными. Генеративные мутации передаются последующим поколениям в процессе полового размножения.
5. Соматические мутации передаются следующему поколению при вегетативном размножении растения из мутированной части. У организмов, размножающихся исключительно
6. Спонтанные мутации. Мутации возникшие в природе под воздействием факторов внешней среды или в результате физиологических и
7. Частота спонтанных мутаций варьирует очень сильно. Каждый индивидуальный ген мутирует очень редко. Однако в связи с
8. Среди факторов среды, вызывающих мутации, для долго живущих древесных пород важное значение имеет естественный радиационный фон.
9. Наиболее известным фенотипическим проявлением спонтанных мутаций является хлорофильные мутации (когда у растений полностью или частично не
10. Большинство мутаций приводят к понижению жизнеспособности или вовсе летальны. Чаще всего мутации нарушают равновесие внутри комплекса
11. Однако бываю случаи, когда мутации бывают полезными. Так, у некоторых злаковых и люпина найдены мутанты, которые
12. Возникновение мутаций всегда означает изменение нормы реакции. Поэтому новые мутации могут оказаться полезными в новых условиях
13. Все изложенное показывает, что все мутации, в том числе и вредные в данных условиях, представляют ценность
14. Индуцированные мутации Индуцированные мутации− это мутации вызванные воздействием на организм с участием человека. Выделяют две большие
15. Химические мутагены стали использоваться в селекции совсем недавно, хотя возможность получения мутаций под влиянием химических веществ
16. Химические мутагены Наиболее известными химическими мутагенами являются: этилметансульфонат − 0,15-0,2 %, этиленамин −0,001-0,005 %, диэтилсульфат −
17. Физические мутагены В действии ионизирующих излучений на древесные породы следует различать: мутабильность и радиочувствительность. Мутабильность −
18. Физические мутагены Радиочувствительность обычно оценивается критической дозой, т.е. дозой при которой выживает до 30-50 % растений.
19. Физические мутагены Самыми устойчивыми к радиации оказались ракитники с горных склонов и барбарис амурский. Довольно устойчива
20. Полиплоидия как метод селекции Основной набор хромосом (х). Геном Полиплоидия, гаплоидия, гетероплоидия (анеуплоидия) Спонтанная полиплоидия Свойства
21. Растения имеют два типа клеток: соматические и половые. Соматические клетки обычно имеют диплоидный набор хромосом (2n),
22. Половинный набор хромосом, имеющийся в половых клетках, называется гаплоидным и обозначается через (n). Различают еще основной
23. Увеличение числа хромосом в клетках растений полными основными наборами называется полиплоидией, а организм, возникшие из полиплоидных
24. Изменение нормального числа хромосом может происходить как в соматических так и половых клетках. Если удвоение числа
25. Если же полиплоидизация произойдет при первом делении зиготы, то все клетки зародыша окажутся полиплоидными и, следовательно,
26. Изменение числа хромосом в половых клетках приводит к образованию гамет с диплоидным набором хромосом вместо гаплоидного.
27. Таким образом, полиплоидные растения могут возникать из полиплоидных соматических клеток при вегетативном размножении (расхимеривании), в случае
28. Вывод: при увеличении число хромосом в клетках не появляется каких либо новых генов, а происходит увеличение
29. Помимо увеличения основного числа хромосом полными наборами (3х,4х,5х, и т.д.) довольно часты случаи, когда в наборе
30. Гаплоиды и их свойства Гаплоидия – уменьшение число хромосом полным набором. Гаплоидные организмы возникают в случае
31. Поскольку у гаплоидов каждая хромосома не имеет себе пары, то в процессе мейоза они не коньюгируют
32. Анеуплоиды (гетероплоиды) и их свойства Потеря или прибавка одной из пары или целой пары хромосом называется
33. Полиплоиды и их свойства Увеличение числа хромосом полными основными наборами хромосом называется полиплоидией. Полиплоиды имеют наибольшее
34. Полиплоиды наблюдаются среди многих сельскохозяйственных, плодовых технических, лекарственных, декоративных культур. Среди древесных пород наиболее редки полиплоиды
35. Ряды ивы и березы, например, имеют целые полиплоидные ряды, включающие диплоидные, триплоидные, тетраплоидные, пентаплоидные, гексаплоидные формы.
36. Полиплоиды вызывают глубокие и разносторонние изменения признаков и свойств организма. У полиплоидов клетки значительно крупнее диплоидных,
37. Полиплоидия изменяет физиологические процессы, интенсивность жизнедеятельности. Полиплоиды очень часто характеризуются большей экологической приспособленностью Распространение полиплоидных видов
38. У хвойных прод полиплоиды встречаются главным образом у секвой, криптомерий, можжевельникив. Лиственница, сосна и ель полиплоидов
39. Полиплоиды у лиственных имеют большую селекционную и хозяйственную ценность. Так, например, триплоидная форма осины в отличии
40. Тетраплоиды обнаружены у ольхи черной, ясеня белого и клена серебристого. У клена остолистного изсестна триплоидная форма,
41. Искусственные полиплоиды Впервые возможность экспериментального получения полиплоидных клеток была показана русским ученым И.И. Герасимовым (1889) воздействием
42. Наиболее эффективным методом искусственного получения полиплоидов оказался метод использования различных химических веществ, таких как хлороформ, эфиры
43. В результате удвоившиеся хромосомы не расходятся к полюсам клеток, а остаются в неразделившемся ядре, образуя тетраплоидную
44. Индуцированная полиплоидия нашла широкое применение в селекции и сортовом семеноводстве сельскохозяйственных культур (пшеница гексоплоидная мягкая и
45. Считается, что наиболее перспективной формой для древесных является триплоидная. Поэтому искусственное получение тетроплоидов путем колхицирования и
47. Скачать презентацию

Слайд 2

Мутагенез − процесс возникновения наследственных изменений (мутаций) под влиянием внутренних или

внешних естественных (спонтанных) или искусственных (индуцированных)факторов.
В зависимости от характера изменений мутации подразделяются:
на генные, геномные и хромосомные;
в зависимости от места возникновения
их подразделяют:
на генеративные и соматические ;
в зависимости от механизма воздействия на организм мутации бывают:
спонтанными и индуцированными.

Слайд 3

Основные свойства мутаций:
мутации могут происходить у любого организма,
на

любой стадии его развития,
в различных тканях и клетках.
Они возникают внезапно, без всяких переходов и являются устойчивыми в ряду поколений.
Мутации всегда случайны, разнонаправлены и не соответствуют факторам, их вызывающим

Слайд 4

Мутации, возникшие в половых клетках называются генеративными.
Генеративные мутации передаются последующим

поколениям в процессе полового размножения.
Мутации, возникшие в клетках других тканей, называются соматическими.
Возникшая соматическая мутация образует свою ткань, которая может быть обнаружена на отдельной ветке или другой части растения. Особи, несущие отдельные участки мутантной ткани, называются мозаиками или химерами

Слайд 5

Соматические мутации передаются следующему поколению при вегетативном размножении растения из мутированной

части.
У организмов, размножающихся исключительно половым путем, соматические мутации не играют какой либо роли в эволюции и не имеют значения в селекции.

Слайд 6

Спонтанные мутации.
Мутации возникшие в природе под воздействием факторов внешней среды

или в результате физиологических и биохимических изменений в самом организме без воздействия человека называются спонтанными

Слайд 7

Частота спонтанных мутаций варьирует очень сильно. Каждый индивидуальный ген мутирует очень

редко. Однако в связи с тем, что число генов у большинства видов чрезвычайно велико, общая частота мутирования в данном поколении может быть весьма значительной

Слайд 8

Среди факторов среды, вызывающих мутации, для долго живущих древесных пород важное

значение имеет естественный радиационный фон.
Считается, что естественная радиация является причиной до 40-50 % спонтанных мутаций у древесных пород.

Слайд 9

Наиболее известным фенотипическим проявлением спонтанных мутаций является хлорофильные мутации (когда у

растений полностью или частично не образуется хлорофилл). Половые хлорофильные мутации (альбиносы) как правило, летальны.
Помимо хлорофильных мутаций в природе довольно часто встречаются и другие спонтанные мутации: причудливые формы ствола и типа ветвления, морфологические нарушения листьев и хвои.

Слайд 10

Большинство мутаций приводят к понижению жизнеспособности или вовсе летальны.
Чаще всего

мутации нарушают равновесие внутри комплекса генетической системы, сложившейся в процессе эволюции.
Каждый вид на протяжении длительной эволюции приспособился к определенному образу жизни, в определенных условиях среды.
Поэтому вновь возникшие мутации буду, как правило, или вредны, или по меньшей мере, менее ценными.

Слайд 11

Однако бываю случаи, когда мутации бывают полезными.
Так, у некоторых злаковых

и люпина найдены мутанты, которые отличались повышенной жизнеспособностью.
Мутации у некоторых бабочек, приведшие к изменению их окраски в серый цвет, оказались благоприятными для районов с сильно развитой промышленностью, где наблюдается повышенное загрязнение воздуха..

Слайд 12

Возникновение мутаций всегда означает изменение нормы реакции. Поэтому новые мутации могут

оказаться полезными в новых условиях среды.
Мутации, возникшие на границах ареала данного вида, могут дать удачные изменения нормы реакции, которые позволят ему расширить ареал за счет освоения новых районов

Слайд 13

Все изложенное показывает, что все мутации, в том числе и вредные

в данных условиях, представляют ценность в эволюционном отношении.
Мутации создают резерв наследственной изменчивости данного вида, который позволяет виду приспосабливаться к меняющимся условиям среды и завоевывать новые жизненные пространства

Слайд 14

Индуцированные мутации
Индуцированные мутации− это мутации вызванные воздействием на организм с участием

человека.
Выделяют две большие группы мутагенов:
физические и химические.
Физические мутагены в свою очередь подразделяются:
на электромагнитные (рентгеновские лучи, гамма-лучи) и корпускулярные излучения (электроны, протоны, нейтроны и альфа-частицы).
мутагенными факторами могут служить также ультрафиолетовые лучи и резкие понижения или повышения температуры окружающей среды.

Слайд 15

Химические мутагены стали использоваться в селекции совсем недавно, хотя возможность получения

мутаций под влиянием химических веществ была установлена еще в 1930 г.
Характерным отличием химических мутагенов от ионизирующих излучений является то, что физические мутагены дают всегда высокий процент хромосомных нарушений,
химические вещества ведут в основном к изменениям отдельных генов и образованию мелких нехваток хромосом, что является более ценным для селекции

Слайд 16

Химические мутагены
Наиболее известными химическими мутагенами являются:
этилметансульфонат − 0,15-0,2 %,
этиленамин

−0,001-0,005 %,
диэтилсульфат − 0,05-0,1 %,
нитрозометилмочевина − 0,01-0,015 %, нитрозоэтилмочевина − 0,012 %
Приведенные концентрации примерны и в каждом конкретном случает требую тщательной проверки.
Выдерживание семян в растворе мутагена не должно быть слишком коротким и слишком продолжительным. В среднем рекомендуется замачивать семена на 3-12 часов

Слайд 17

Физические мутагены
В действии ионизирующих излучений на древесные породы следует различать:

мутабильность и радиочувствительность.
Мутабильность − способность вида, разновидности мутировать под воздействием на него внешних факторов
Радиочувствительность − степень нарушения различных процессов и поражение тканей в результате влияния определенной дозы радиации.

Слайд 18

Физические мутагены
Радиочувствительность обычно оценивается критической дозой, т.е. дозой при которой выживает

до 30-50 % растений.
Существует понятие летальная доза, при которой наблюдается 100 % гибель растений.
хвойные породы имеют более высокую радиочувствительность по сравнению с лиственными, особенно кедр сибирский, лиственница сибирская и сосна обыкновенная, для которых критической дозой оказались дозы 1-5 тыс р.

Слайд 19

Физические мутагены
Самыми устойчивыми к радиации оказались ракитники с горных склонов и

барбарис амурский.
Довольно устойчива к облучению липа крупнолистная и ясень обыкновенный
Различная радиочувствительность зависит от многих причин.
Однако главной причиной, по мнению многих исследователей, является размер хромосом. Чем больше размер хромосом, тем более чувствительны растения к облучению.
Полиплоиды более устойчивы к облучению, а также гибридные формы и формы обладающие гетерозисным эффектом.

Слайд 20

Полиплоидия как метод селекции
Основной набор хромосом (х). Геном
Полиплоидия, гаплоидия, гетероплоидия (анеуплоидия)
Спонтанная

полиплоидия
Свойства полиплоидов
Индуцированная полиплоидия

Слайд 21

Растения имеют два типа клеток: соматические и половые.
Соматические клетки обычно имеют

диплоидный набор хромосом (2n), который состоит из пар гомологичных хромосом, полученных от отцовского и материнского организмов.
Половые клетки имеют в два раза меньше хромосом, чем соматические

Слайд 22

Половинный набор хромосом, имеющийся в половых клетках, называется гаплоидным и обозначается

через (n).
Различают еще основной (базисный) набор хромосом (х), когда в ядрах имеется по одной гомологической хромосоме.
У многих организмов основной набор хромосом (х) соответствует гаплоидному набору хромосом в половых клетках (n).
Совокупность генов в основном наборе хромосом (х) называется геномом.

Слайд 23

Увеличение числа хромосом в клетках растений полными основными наборами называется полиплоидией,

а организм, возникшие из полиплоидных клеток – полиплоидами.
Полиплоиды называются и обозначаются соответственно количеству основных наборов хромосом (х), которые содержатся в клетках: 2х –диплоиды, 3х –триплоиды, 4х- тетраплоиды, 5х- пентаплоида, 6х- гексаплоида и т.д.

Слайд 24

Изменение нормального числа хромосом может происходить как в соматических так и

половых клетках.
Если удвоение числа хромосом произойдет в в какой либо одной соматической клетке растения, то полиплоидной будет только будет только та часть растения, которая разовьется из этой клетки путем многократного деления, а остальная часть растения будет нормальной.
Растения окажется жимерным

Слайд 25

Если же полиплоидизация произойдет при первом делении зиготы, то все клетки

зародыша окажутся полиплоидными и, следовательно, все растение будет полностью полиплоидным.
Увеличение числа хромосом в соматических клетках называется соматической полиплоидией

Слайд 26

Изменение числа хромосом в половых клетках приводит к образованию гамет с

диплоидным набором хромосом вместо гаплоидного.
Если такие гаметы примут участие в оплодотворении, то могут появиться растения с тремя и четырьмя наборами хромосом, т.е. триплоиды и тетраплоиды

Слайд 27

Таким образом, полиплоидные растения могут возникать из полиплоидных соматических клеток при

вегетативном размножении (расхимеривании),
в случае нерасхождения хромосом при первом делении зиготы.
при слиянии полиплоидных гамет в процессе оплодотворения

Слайд 28

Вывод: при увеличении число хромосом в клетках не появляется каких либо

новых генов, а происходит увеличение количества тех же самых генов, которые уже имелись в геноме растения.

Слайд 29

Помимо увеличения основного числа хромосом полными наборами (3х,4х,5х, и т.д.) довольно

часты случаи, когда в наборе хромосом отсутствует одна или несколько хромосом или, наоборот, имеются добавочные хромосомы.
Такое явление называется гетероплоидией или анеуплоидией.
Следовательно число хромосом в клетках можно свести к трем категориям: гаплоидия, полиплоидия, анеуплоидия

Слайд 30

Гаплоиды и их свойства
Гаплоидия – уменьшение число хромосом полным набором.
Гаплоидные организмы

возникают в случае развития яйцеклетки без аподотворения (партеногенез).
Гаплоиды обнаружены у многих растений (кукуруза, томаты, рожь и др) и у насекомых (пчелы). Выявлены гаплоиды у некоторых древесных пород (ольха, осина, акация).
Гаплоидные растения по своей морфологии ничем не отличаются от диплоидных, но обычно бывают мельче.

Слайд 31

Поскольку у гаплоидов каждая хромосома не имеет себе пары, то в

процессе мейоза они не коньюгируют и расходятся случайно, образуя гаметы с различным числом хромосом, и не способны к оплодотворению.
Гаплоиды всегда бесплодны и их можно размножить только вегетативным путем

Слайд 32

Анеуплоиды (гетероплоиды) и их свойства
Потеря или прибавка одной из пары или

целой пары хромосом называется анеуплоидией
Анеуплоидия объясняется тем, что в митозе или мейозе могут происходить нарушения в расхождении некоторых пар хромосом.
В результате возникают новые растения – гетероплоиды или анеуплоиды..
Чаще всего гетероплоиды имеют пониженную жизнеспособность
Анеуплоидия вызывает фенотипические изменения у растений
У людей и животных они приводят к уродству

Слайд 33

Полиплоиды и их свойства
Увеличение числа хромосом полными основными наборами хромосом называется

полиплоидией.
Полиплоиды имеют наибольшее значение в практическом и селекционном отношении.
Они широко распространены в природе и отсутствуют лишь у грибов, мхов и папаратников.

Слайд 34

Полиплоиды наблюдаются среди многих сельскохозяйственных, плодовых технических, лекарственных, декоративных культур.
Среди древесных

пород наиболее редки полиплоиды у голосеменных и особенно в семействе сосновых, где обнаружены лишь единичные экземпляры.
У покрытосеменных древесных пород полиплоиды встречаются довольно часто, особенно у видов размножающихся вегетативным путем (ива, ольха, осина, береза и др.)

Слайд 35

Ряды ивы и березы, например, имеют целые полиплоидные ряды, включающие диплоидные,

триплоидные, тетраплоидные, пентаплоидные, гексаплоидные формы.
Среди других видов лиственных древесных пород (дуб, ольха, ильм) обнаружены лишь по одному или не более трех полиплоидов.

Слайд 36

Полиплоиды вызывают глубокие и разносторонние изменения признаков и свойств организма.
У полиплоидов

клетки значительно крупнее диплоидных, что часто приводит к увеличению размеров органов и всего растения в целом.
Они имеют увеличенные цветки, пыльцевые зерна, плоды, листья.
Триплоиды к тому же часто интенсивнее растут в высоту

Слайд 37

Полиплоидия изменяет физиологические процессы, интенсивность жизнедеятельности.
Полиплоиды очень часто характеризуются большей экологической

приспособленностью
Распространение полиплоидных видов по геграфическим широтам показало, что в северных широтах и высокогорных районах большинство видов растений оказалось полиплоидами.
В Арктике около 80 % всех видов растений – полиплоиды.

Слайд 38

У хвойных прод полиплоиды встречаются главным образом у секвой, криптомерий, можжевельникив.

Лиственница, сосна и ель полиплоидов практически не имеют.
Полиплоиды у хвойных характеризуются пониженной жизнеспособностью, не выдерживают конкуренции с диплоидами и погибают в молодом возрасте.

Слайд 39

Полиплоиды у лиственных имеют большую селекционную и хозяйственную ценность. Так, например,

триплоидная форма осины в отличии от диплоидной имеет мощное развитие и здоровую высококачественную древесину
Выявлены естественные триплоиды и у березы повислой, которые превосходили диплоидную форму по продуктивности, но были совершенно бесплодны.

Слайд 40

Тетраплоиды обнаружены у ольхи черной, ясеня белого и клена серебристого.
У клена

остолистного изсестна триплоидная форма, а у клена красного даже гекса- и октаплоиды
Исключительно перспективны триплоидные формы у шелковицы белой.
Они обладают мощным ростом, высокими кормовыми качествами, устойчивы к холоду и заболеваниям.

Слайд 41

Искусственные полиплоиды
Впервые возможность экспериментального получения полиплоидных клеток была показана русским ученым

И.И. Герасимовым (1889) воздействием низкой температуры на зеленую водоросль спирагиру.
В последующем для возникновения полиплоидии начали применять повышенную температуру, ионизирующие излучения и химические вещества.

Слайд 42

Наиболее эффективным методом искусственного получения полиплоидов оказался метод использования различных химических

веществ, таких как хлороформ, эфиры и особенно колхицин.
Колхицин является алколоидом, обнаруженным в растениях безвременника осеннего.
Он действует на механизм расхождения хромосом в процессе митотического деления клеток.

Слайд 43

В результате удвоившиеся хромосомы не расходятся к полюсам клеток, а остаются

в неразделившемся ядре, образуя тетраплоидную клетку.
Раствором колхицина можно обрабатывать семена, проростки, точки роста, черенки, цветочные почки и цветки.
Колхицин обычно применяют в небольших концентрациях: 0,025-0,75 %. Очень слабые концентрации стимулируют прорастание семян, а слишком высокие убивают проростки

Слайд 44

Индуцированная полиплоидия нашла широкое применение в селекции и сортовом семеноводстве сельскохозяйственных

культур (пшеница гексоплоидная мягкая и тетраплоидная твердая, овес гексоплоидный, виноград тетроплоидный, сахарная свекла триплоидная и др.).
Первые искусственные тетроплоиды.и у древесных с помощью колхицина были получены у сосны в 1939 году
Тетроплоиды у хвойных растут очень медленно и имеют пониженную жизнеспособность

Слайд 45

Считается, что наиболее перспективной формой для древесных является триплоидная.
Поэтому искусственное получение

тетроплоидов путем колхицирования и последующее их скрещивание с диплоидами - наиболее надежный метод создания триплоидов.

Мутагенез как метод селекции

Содержание

Мутагенез − процесс возникновения наследственных изменений (мутаций) под влиянием внутренних или

Основные свойства мутаций: мутации могут происходить у любого организма, на

Мутации, возникшие в половых клетках называются генеративными. Генеративные мутации передаются последующим

Соматические мутации передаются следующему поколению при вегетативном размножении растения из мутированной

Спонтанные мутации. Мутации возникшие в природе под воздействием факторов внешней среды

Частота спонтанных мутаций варьирует очень сильно. Каждый индивидуальный ген мутирует очень

Среди факторов среды, вызывающих мутации, для долго живущих древесных пород важное

Наиболее известным фенотипическим проявлением спонтанных мутаций является хлорофильные мутации (когда у

Большинство мутаций приводят к понижению жизнеспособности или вовсе летальны. Чаще всего

Однако бываю случаи, когда мутации бывают полезными. Так, у некоторых злаковых

Возникновение мутаций всегда означает изменение нормы реакции. Поэтому новые мутации могут

Все изложенное показывает, что все мутации, в том числе и вредные

Индуцированные мутацииИндуцированные мутации− это мутации вызванные воздействием на организм с участием

Химические мутагены стали использоваться в селекции совсем недавно, хотя возможность получения

Химические мутагеныНаиболее известными химическими мутагенами являются: этилметансульфонат − 0,15-0,2 %, этиленамин

Физические мутагеныВ действии ионизирующих излучений на древесные породы следует различать:

Физические мутагеныРадиочувствительность обычно оценивается критической дозой, т.е. дозой при которой выживает

Физические мутагеныСамыми устойчивыми к радиации оказались ракитники с горных склонов и

Полиплоидия как метод селекцииОсновной набор хромосом (х). ГеномПолиплоидия, гаплоидия, гетероплоидия (анеуплоидия)Спонтанная

Растения имеют два типа клеток: соматические и половые.Соматические клетки обычно имеют