Применение и совершенствование знаний


с. 1

Методы селекции растений

Тип урока: применение и совершенствование знаний (урок- экскурсия).

Цели: дать представление о современных методах селекции растений, основанных на генетических закономерностях; развивать умения выступать перед аудиторией, задавать вопросы, подбирать материал по определенной теме; показать сложность, ответственность работы селекционера..

Оборудование: фотографии сортов цветочно-декоративных растений, коллекции семян, муляжи яблок различных сортов, гербарные образцы, портреты ученых-селекционеров Д.Рудзинского, И.Мичурина, В. Пустовойта, П. Лукьяненко.

Предварительная подготовка: кабинет оформляется как выставочный зал, в котором размешаются гербарные образцы зерновых культур, снопы злаковых различных сортов, коллекции семян подсолнечника различных сортов, муляжи яблок, груш, томатов, огурцов, корнеплодов свеклы сахарной, столовой; к каждому экспонату выставим прилагается название сорта, урожайность, районирование; учащиеся готовят материал о получении тех или иных сортов растений и выступают в качестве экскурсоводов.

Ход урока

I. Вступительное слово учителя

Слово «селекция» в переводе с латинского означает «отбор». В настоящее время мы представляем селекцию как науку, занимающуюся выведением новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Селекция растений возникла тысячелетия назад параллельно с земледелием. Человек заметил, что из крупных семян появляются более крепкие растения. Если ухаживать за растениями, урожай будет значительно выше. Так начиналась селекция растений. А какими методами пользуется современная селекция, каковы ее достижения, вы услышите от наших экскурсоводов.

II. Музей селекции



Экскурсовод 1. Тема моей экскурсии: «Селекция растений». Селекция растений — наука, которая занимается выведением новых сортов сельскохозяйственных растений, обладающих высокой продуктивностью, устойчивостью к болезням, вредителям, неблагоприятным условиям среды, засухе. Селекция — это своего рода эволюционный процесс, находящийся под контролем человека.

Человеку известно около 300 тыс. видов покрытосеменных растений, и



только около 3 тыс. он использует как культурные.

Теоретической основой селекции является генетика, так как эта наука объясняет Закономерности передачи наследственных свойств растений и причины возникновения изменчивости.

Временен начала селекции считают 1903 г. В этом году ученый Д. Рудзинский создал селекционную станцию при Московском сельскохозяйственном институте (в настоящее время — Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева).



Экскурсовод 2. Тема этой экскурсии: «Методы селекции растений».

Основными методами селекции растений являются искусственный отбор, гибридизация, мутагенез, полиплоидия. Рассмотрим подробно каждый из этих методов.



Искусственный отбор

Искусственный отбор осуществляется человеком с целью выбора растений с нужными, выгодными, ценными свойствами; все остальные выбраковываются. Рассмотрим схему форм отбора.



Искусственный отбор
Бессознательный Методический

/ \

Массовый Индивидуальный

Деление искусственного отбора на бессознательный (стихийный) и методический (сознательный) было определено Ч. Дарвином. Бессознательный отбор осуществляется человеком с целью получения лучших растений на следующий год, а не для получения нового сорта, как при методическом отборе.

Чаще массовый отбор производится у перекрестноопыляемых растений. Селекционер выбирает группу растений, которые обладают нужными признаками. Массовый отбор не дает генотипически однородного материла, поэтому его производят неоднократно.

Индивидуальный отбор был изучен и предложен для получения новых сортов французским селекционером Ж. Вильмбреном. При индивидуальном отборе оценивается потомство одной особи. Потомство одной самоопыляющейся особи называется чистой линией. Чистая линия является генетически однородным материалом.

Как показала практика, индивидуальный отбор значительно эффективнее в селекционной работе. Он осуществляется до 7—8-го поколений, так как на этом достигается почти 100%-ая гомозиготность.

Гибридизация


Экскурсовод 3. Следующим методом селекции растений является гибридизация, т. е. скрещивание полученных родительских пар на основе законов генетики.

Гибридизация может быть внутривидовая, межвидовая. Все полученные гибриды обладают гетерозиготностью, что в первом поколении дает высокую урожайность и жизнеспособность.

Явление мощного развития гибридов первого поколения, по сравнению с родительскими формами растений, называется гетерозисом, или «гибридной силой». В последующих поколениях эффект гетерозиса ослабевает при семенном размножении растений. В связи с этим в производственных целях для получения высокой урожайности используют только гибридные семена первого поколения.

При вегетативном размножении растения сохраняют свои свойства в течение нескольких поколений.



Процесс возникновения мутаций

Процесс возникновения мутаций у растений может быть естественным. Из-за многочисленности вариантов перестроек сложного генетического аппарата определить точное время их возникновения невозможно.

Искусственные мутации возникают в результате воздействия различных мутагенов — факторов, вызывающих мутации. Мутагенами являются канцерогенные, радиоактивные, ядовитые вещества, рентгеновские, электромагнитные и гамма-лучи. При воздействии на семена, пыльцу растений возникают изменения генотипа: меняются длина стебля растений, содержание органических веществ в семенах.

Полиплоидия

Полиплоидия — наследственное изменение, связанное с кратным увеличением числа хромосом. Большинство культурных растений являются полиплоидами, они составляют 30—35%. Полиплоидные растения имеют более крупные размеры, высокую урожайность, устойчивость к заболеваниям.

Культурные растения, у которых кратно увеличивается один и тот же геном, называются аутополиплоидами. Явление аутополигатоидии происходит под воздействием колхицина, полученного из растения безвременника. Колхицин подавляет образование веретена деления, с его помощью получены сорта томатов, сахарной свеклы, ржи.

При межвидовой или межродовой гибридизации в одном организме объединяются два разных генома, после чего производится кратное увеличение числа хромосом. Такие полиплоиды называются
аллополиплоидами. Примером является получение пшенично-ржаного гибрида. Твердая пшеница имеет 2я = 2&, рожь — 2п = 14. Межродовой стерильный" гибрид обладает 21 хромосомой. При удвоении числа хромосом (2п = 42) восстанавливается парность гомологичных хромосом и конъюгации осуществляются нормально.

Экскурсовод 4. Тема экскурсии: «Новейшие методы селекции». Новейшими методами селекции являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

При клеточной селекции генетики выращивают крупные клетки или ткани растений на специальной питательной среде. При культивировании таких клеток исследуется действие на них повышенной концентрации каких-то веществ. Большая часть клеток погибает, но остаются те, которые невосприимчивы к этим воздействиям, вырастая до взрослого растения, они дают поколения с нужными для селекционера качествами.

При хромосомной инженерии манипуляции осуществляются на уровне хромосом. Селекционер осуществляет замещение одной или пары гомологичных хромосом со слабыми признаками сорта на хромосомы более сильные от другого сорта.

Искусственное создание новых комбинаций генетического материала — проблема, которую решает генная инженерия. Первая гибридная ДНК из клеток различных организмов была получена учеными США в 1972 г.

Основными этапами создания генетически измененного организма являются:

1)выделение или искусственный синтез генов, несущих нужный признак растения;


  1. объединение этого гена с генетической конструкцией (вектором), которая будет внедряться в геном другого вида;

  1. создание условий для работы этого гена в клетке;

4) регенерация целого растения из измененных клеток.
Растения, которые получены в результате генной инженерии,

называются трансгенными растениями.

Экскурсовод 5. Тема экскурсии: «Селекция пшеницы». Пшеница является основной хлебной культурой. Помимо хлеба, из нее получают манную крупу, макаронные изделия, спирт, крахмал. Отруби являются ценным кормом для скота. Солому используют при производстве бумаги, картона.

Пшеница — одно из древнейших культурных растений, она была известна 9 тыс. лет назад в Древнем Египте, Китае, Ираке.

Селекционеры в своих работах стремятся увеличить количество зерновок в колосе, их вес, содержание белка. Это дает возможность повысить урожайность пшеницы, ее мукомольные свойства.

Сорта пшеницы Безостая, Аврора, Кавказ, выведенные академиком П. Лукьяненко, дают урожайность при высокой агротехнике от 50 до 90 ц/га. Сорта озимой пшеницы Мироновская 808, Мироновская юбилейная,


Ильичевка, выведенные В. Ремесло, дают урожайность 50-70 ц/га. Сорта яровой пшеницы Саратовская 29, Саратовская 41, полученные А, ШехурдинЫм и В. Мамонтовой, обладают высокой урожайностью и ценными хлебопекарными качествами.

(Экскурсовод показывает фотографии, гербарии.)



Экскурсовод 6. Тема экскурсии: «Бывший сорняк пшеницы». Рожь является второй по значимости хлебной культурой. Выращивать рожь стали значительно позднее, чем пшеницу.

При раскопках древних поселений среди семян пшеницы ученые находили семена ржи. Рожь долгое время считалась сорняком пшеницы, ее начали выращивать около 4 тыс. лет назад, в России она стала культурным растением с ТХ в.

Вначале рожь высевали вместе с пшеницей с таким расчетом, что если пшеница погибнет, то рожь останется и голода не будет.

В настоящее время рожь занимает значительные площади сельскохозяйственных полей. Из нее выпекают различные виды черного хлеба. Отруби и дробленое зерно являются ценным кормом для сельскохозяйственных животных. Солому ржи используют для производства бумаги и картона.

Основными сортами озимой ржи являются Вятка 2, Омка, Саратовская крупнозерная, Харьковская 55, Харьковская 60, Белта, Восход 2, Чулпан (короткостебельный).

(Экскурсовод показывает сорта ржи.)

Экскурсовод 7. Тема экскурсии: «Второй хлеб людей». Картофель часто называют вторым хлебом людей. И действительно, для бедняков он стал хлебом.

В конце XV — начале XVI в. испанцы и португальцы были самыми искусными мореплавателями. Среди этих путешественников, стремящихся обогатиться за счет покоренных народов, был тринадцатилетний мальчик Педро де Ленно, который тайно пробрался на отплывавшее в Америку судно. Попав в Перу, Педро познакомился там с картофелем и привез его в Европу. Спустя много лет картофель прижился в Испании, потом в Италии, Англии, Франции.

В Россию картофель попал благодаря русскому царю Петру I, который, как гласит история, прислал из Голландии мешок картофеля и строго наказал разводить его в России. Так картофель приобрел в лице России свою вторую родину.

Картофель — многолетнее травянистое растение, которое образует клубни, картофель относится к семейству пасленовых.

Клубни картофеля содержат 20% крахмала, белки, сахара. Благодаря этому картофель является не только продовольственной культурой, но и технической, так как из него получают спирты, крахмал, глюкозу.
В России известно более 100 сортов картофеля, наиболее распространенными являются: Гатчинский, Берлихенген, Огонек, Столовый 19

и др.


Если в XIX в. урожайность картофеля составляла в среднем 60—70 ц/га, то в настоящее время - 120-130 ц/га, а в передовых хозяйствах — до 300 ц/га. Это заслуга селекционеров России.

(Экскурсовод показывает муляжи разных сортов картофеля.)

Экскурсовод 8. Тема экскурсии: «Цветоксолнца». 90% растительного жира, который используется пищевой промышленностью, получают из подсолнечника.

Замечательный ученый-селекционер академик В. Пустовойт, который посвятил всю свою жизнь этому растению, так писал о подсолнечнике: «Подсолнечник — младший сын в семье культурных растений бескрайней русской степи. Появился он сравнительно недавно, меньше двух веков назад, в то время как пшеница, кукуруза, лен выращиваются человеком в течение тысячелетий. Только благодаря труду русских крестьян дикий заокеанский «солнечный цветок», завезенный в Европу на испанских каравеллах, стал ценной полевой культурой».

В 1829 г. крепостной крестьянин Даниил Бокарев из слободы Алексеевка Бирючинского уезда Воронежской губернии получил масло из подсолнечника. Народные селекционеры России вывели «панцирный» сорт подсолнечника, у которого подсолнечная моль не могла прогрызть оболочку семянки, и сорт, устойчивый к растению-паразиту, извечному врагу корневой системы подсолнечника.

В настоящее время в нашей стране выращивается более 30 сортов подсолнечника, наиболее известными являются: Енисей, Смена, Армавирский 3497 улучшенный, ВНИИМК 6540, Салют. (Экскурсовод показывает фотографии.)



Средняя урожайность семян подсолнечника составляет 13—15 ц/га, передовые хозяйства получают до 30—35 ц/га.

Благодаря селекционной работе В. Пустовойта содержание масла в семенах подсолнечника повысилось с 29% до 57%. Это позволило с одной площади получать масла в два раза больше. Результатом научной работы селекционера стали 20 сортов, которые государственной комиссией были представлены для посева. Так пришелец из Америки, который вначале использовался как декоративное растение, стал ценной промышленной культурой.
с. 1

скачать файл

Смотрите также: