Для преодоления бесплодия межвидовых гибридов карпеченко предложил метод
1. Повышение продуктивности плесневых грибов, вырабатывающих антибиотики, достигается путем
3. Искусственного мутагенеза
4. Внутривидовой гибридизации
Объяснение: в грибы, как и в бактерии встраивают гены выработки антибиотиков, вследствие чего они вырабатываю антибиотики в большом количестве. Правильный ответ — 3.
2. В клеточной инженерии проводят исследования, связанные с
1. Пересадкой ядер из одних клеток в другие
2. Введением генов человека в клетки бактерий
3. Перестройкой генотипа организма
4. Пересадкой генов от бактерий в клетки злаковых
Объяснение: клеточная инженерия (а не генная) занимается пересадкой ядер. Правильный ответ — 1.
3. Гибриды, полученные путем отдаленной гибридизации, бесплодны, так как у них
1. Невозможен процесс конъюгации в мейозе
2. Нарушается процесс митотического деления
3. Проявляются рецессивные мутации
4. Доминируют летальные мутации
Объяснение: при скрещивании неблизкородственных гибридов не бывает таких проблем, как при скрещивании близкородственный особей, поэтому их потомство не появляется, так как конъюгации в мейозе не происходит. Правильный ответ – 1.
4. Увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору, получают в селекции растений путем
2. Близкородственного скрещивания
4. Искусственного мутагенеза
Объяснение: речь идет о получении полиплоидных организмов, то есть с увеличенным набором хромосом. Такой набор можно получить только при помощи искусственного мутагенеза. Правильный ответ — 4.
5. Что позволяет преодолеть бесплодие потомков, полученных путем отдаленной гибридизации растений?
1. Образование гаплоидных спор
3. Анализирующее скрещивание
Объяснение: отдаленная гибридизация возможна только при получении полиплоидов. Правильный ответ – 2.
6. В селекции для получения новых полиплоидных сортов растений
1. Кратно увеличивают набор хромосом в клетках
2. Скрещивают чистые линии
3. Скрещивают родителей и потомков
4. Уменьшают набор хромосом в клетках
Объяснение: полиплоиды — организмы с кратно увеличенным набором хромосом: 4n, 6n, 8n и т.д. Правильный ответ — 1.
7. Индивидуальный отбор в селекции, в отличие от массового, более эффективен, так как он проводится
2. Под влиянием факторов окружающей среды
3. Под влиянием деятельности человека
Объяснение: массовый отбор идет по фенотипу (отбираем особей с нужным нам хорошо выраженным признаком), а индивидуальный — по генотипу (то есть идет среди особей с известным генотипом). Правильный ответ — 1.
8. Для преодоления бесплодия межвидовых гибридов Г.Д. Карпеченко предложил метод
2. Экспериментального мутагенеза
3. Отдаленной гибридизации
4. Близкородственного скрещивания
Объяснение: полиплоидия – это кратное увеличение набора хромосом, позволяющее особям разных видов давать потомство, что создается искусственно (но существуют и природные полиплоиды, они, как правило, больше и сильнее своих сородичей). Правильный ответ – 1.
9. Явление гибридной силы, проявляющееся в повышении продуктивности и жизнеспособности организмов, называют
Объяснение: гетерозис — явление при котором при межвидовом скрещивании получаются гетерозиготные организмы. У этих организмов очень сильно проявлены гетерозиготные признаки. То есть в данном случае гетерозигота проявляется сильнее, чем гомозигота по доминантному признаку. Например, они могут быть более продуктивны и жизнеспособны. Правильный ответ — 3.
10. В селекции животных применяют метод
3. Самооплодотворения особей
4. Оценки родительских особей по потомству
Объяснение: целью селекции является выведение нового сорта или породы с полезными для человека признаками и с из большим проявлением. Такое выведение занимает много времени, так как конечной целью является получение чистой линии особей с наибольшим проявлением признака, но в начале этого пути, при скрещивании родительских особей селекционеры не могут узнать какие признаки содержатся у родителей, они могут узнать это только при выведении потомства, а может быть и даже нескольких поколений потомства данных родителей. Правильный ответ — 4.
11. Н.И. Вавилов, занимаясь исследованием особенностей наследования признаков культурных растений, обосновал закон
1. Гомологических рядов в наследственной изменчивости
2. Независимого наследования неаллельных генов
3. Доминирования гибридов первого поколения
4. Сцепленного с полом наследования
Объяснение: Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов, который звучит следующим образом: близкие виды благодаря большому сходству их генотипов (почти идентичные наборы генов) обладают сходной потенциальной наследственной изменчивостью (сходные мутации одинаковых генов); по мере эволюционно-филогенетического удаления изучаемых групп (таксонов), в связи с появляющимися генотипическими различиями параллелизм наследственной изменчивости становится менее полным. Следовательно, в основе параллелизмов в наследственной изменчивости лежат мутации гомологичных генов и участков генотипов у представителей различных таксонов, то есть действительно гомологичная наследственная изменчивость. Однако и в пределах одного и того же вида внешне сходные признаки могут вызываться мутациями разных генов; такие фенотипические параллельные мутации различных генов могут, конечно, возникать и у разных, но достаточно близких видов. Правильный ответ — 1.
12. Близкородственное скрещивание в селекции животных используют для
2. Увеличения гетерозисных форм
3. Получения полиплоидных форм
4. Отбора наиболее продуктивных животных
Объяснение: в селекции скрещивают, например, курицу и петуха с большой мышечной массой для того, чтобы получилось потомство с мышечной массой тоже. Правильный ответ — 1.
13. Метод отдаленной гибридизации особей селекционеры используют для
1. Повышения плодовитости особей
2. Формирования чистых линий
3. Появления мутантных форм
4. Получения эффекта гетерозиса
Объяснение: метод отдаленной гибридизации используют для получения эффекта гетерозиса, так как при таком эффекте гетерозиготные признаки проявляются намного ярче у потомков, чем у родительских особей (наличие эффекта гетерозиса доказано, но причины до конца не выяснены). Правильный ответ — 4.
14. Какой метод используют ученые для получения комбинативной изменчивости у культурных растений?
Объяснение: комбинативная изменчивость возможна (выбирая из предложенных вариантов) только в случае гибридизации, так как комбинативная изменчивость — изменчивость, возникающая при перекомбинации родительских генов. Причинами могут быть нарушения в : кроссинговере в метафазе мейоза, расхождении хромосом в мейозе, слиянии половых клеток. Правильный ответ — 1.
15. В селекции для преодоления бесплодия отдаленных гибридов используют
3. Гетерозиготные организмы
Объяснение: межвидовой скрещивание полиплоидных организмов возможно, так и преодолевается бесплодие отдаленных гибридов. Правильный ответ — 1.
Задания для самостоятельного решения
1. При близкородственном скрещивании снижается жизнеспособность потомства вследствие
1. Проявления рецессивных мутаций
2. Возникновения доминантных мутаций
3. Увеличения доли гетерозигот
4. Сокращения числа доминантных гомозигот
2. Эффект гетерозиса проявляется вследствие
1. Увеличения доли гомозигот
2. Появления полиплоидных особей
3. Увеличения числа мутаций в соматических клетках
4. Перехода рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние
3. В основе создания селекционерами чистых линий культурных растений лежит процесс
1. Сокращения доли гомозигот в потомстве
2. Сокращения доли полиплоидов в потомстве
3. Увеличения доли гетерозигот в потомстве
4. Увеличения доли гомозигот в потомстве
4. Получением гибридов на основе соединения хромосом клеток разных организмов занимается
5. Явление гибридной силы, проявляющееся а повышении продуктивности и жизнеспособности организмов, называют
6. Для получения высокого урожая картофеля его следует несколько раз в течение лета окучивать для
1. Ускорения созревания плодов
2. Сокращения численности вредителей
3. Развития придаточных корней и столонов
4. Улучшения питания корней органическими веществами
7. В селекции растений чистые линии получают путем
3. Экспериментального мутагенеза
4. Межвидовой гибридизации
8. Снижение эффекта гетерозиса в последующих поколениях обусловлено
1. Проявлением доминантных мутаций
2. Увеличением числа гетерозиготных особей
3. Увеличением числа гомозиготных особей
4. Появлением полиплоидных форм
9. Получение гибридов на основе соединения клеток разных организмов с применением специальных методов занимается
10. В селекции животных, в отличие от селекции растений и микроорганизмов, проводят отбор
11. Что представляет собой сорт или порода?
1. Искусственную популяцию
12. В селекции животных практически не используют
2. Неродственное скрещивание
3. Родственное скрещивание
13. Полиплоидия применяется в селекции
14. Популяция растений, характеризующаяся сходными генотипом и фенотипом, полученная в результате искусственного отбора, — это
15. Индивидуальный отбор в селекции растений проводится для получения
16. В селекции явление гетерозиса объясняется
1. Кратным увеличением числа хромосом
2. Изменением генофонда сорта или породы
3. Переходом многих генов в гомозиготное состояние
4. Гетерозиготностью гибридов
17. В основе создания новых пород сельскохозяйственных животных лежит
1. Скрещивание и искусственный отбор
2. Влияние природной среды на организмы
3. Содержание их в хороших условиях
4. Соблюдение режима питания и полноценное кормление
18. Каким путем осуществляется в селекции растений выведение новых сортов?
1. Выращиванием растений на удобренных почвах
2. Вегетативным размножением с помощью отводков
3. Скрещиванием растений разных сортов с последующим отбором
4. Выращиванием растений на бедных почвах
19. Для восстановления способности к воспроизведению у гибридов при отдаленной гибридизации необходимо
1. Перевести их в полиплоидные формы
2. Размножить их вегетативно
3. Получить гетерозисные организмы
20. Чистая линия растений — это потомство
2. Одной самоопыляющейся особи
4. Двух гетерозиготных особей
21. Искусственный мутагенез наиболее часто применяется в селекции
22. Полиплоидные формы тутового шелкопряда были получены путем
1. Близкородственного скрещивания
2. Увеличения числа хромосом в генотипе потомства
4. Изменения характера питания потомства
23. Массовый отбор в селекции растений используют для
1. Оценки генотипов потомства
2. Подбора растений по фенотипу
4. Получения эффекта гетерозиса
24. Возможность предсказывать возникновение сходных признаков у родственных видов появилась с открытием закона
1. Промежуточного наследования признаков
2. Расщепления признаков у потомства
3. Гомологических рядов в наследственной изменчивости
4. Сцепленного наследования генов
25. Какой агроприем улучшает снабжение корней культурных растений кислородом?
2. Подкормка минеральными удобрениями
26. Сохранение признаков у гетерозисных гибридов растений возможно только при
2. Вегетативном размножении
3. Отдаленной гибридизации
4. Использовании метода полиплоидии
27. Полиплоидные растения получают в селекции путем
1. Искусственного мутагенеза
2. Вегетативного размножения
3. Скрещивания гетерозиготных растений
28. В соответствии с законом гомологических рядов Н.И. Вавилова сходные ряды наследственной изменчивости могут быть обнаружены у
1. Картофеля и подсолнечника
29. Выращивание тканей вне организма — метод
30. Популяция микроорганизмов, характеризующаяся сходными наследственными особенностями и определенными внешними признаками, полученная в результате искусственного отбора, — это
31. В клеточной инженерии проводят исследования, связанные с
1. Пересадкой ядер из одних клеток в другие
2. Введением генов человека в клетки бактерий
3. Перестройкой генотипа организма
4. Пересадкой генов от бактерий в клетки злаковых
32. Увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору, получают в селекции растений путем
2. Близкородственного скрещивания
4. Искусственного мутагенеза
33. Что позволяет преодолеть бесплодие потомков, полученных путем отдаленной гибридизации растений?
1. Образование гаплоидных спор
3. Анализирующее скрещивание
34. В селекции для получения новых полиплоидных сортов растений
1. Кратно увеличивают набор хромосом в клетках
2. Скрещивают чистые линии
3. Скрещивают родителей и потомков
4. Уменьшают набор хромосом в клетках
35. Эффект гетерозиса проявляется вследствие
1. Увеличения доли гомозигот
2. Появления полиплоидных особей
3. Увеличения числа мутаций в соматических клетках
4. Перехода рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние
Явление гетерозиса как наследственное выражение эффектов гибридизации было известно давно, однако его использование в селекционном процессе началось сравнительно недавно, в 1930-е гг. Открытие и понимание явления гетерозиса позволило определить новое направление селекционного процесса – создание высокопродуктивных гибридов растений и животных.
Новый период в изучении явления гетерозиса начинается в 20- е гг. XX в. У кукурузы путем самоопыления были получены
инбредные линии, отличающиеся от исходных растений пониженной продуктивностью и жизнеспособностью, т.е. сильной инбредной депрессией. Но когда чистые линии скрестили между собой, то неожиданно получили очень мощные гибриды первого поколения, значительно превосходящие по всем параметрам продуктивности как исходные линии, так и сорта, из которых путем самоопыления были получены эти линии. С этих работ и началось широкое использование гетерозиса в селекционном процессе.
Чем объясняется явление гетерозиса, т.е. мощность гибридов, с генетической точки зрения? Генетики предложили для его объяснения несколько гипотез. Наиболее распространенными являются следующие две.
Гипотеза доминирования — в ее основе лежит представление о благоприятно действующих доминантных генах в гомозиготном или
гетерозиготном состоянии. Если у скрещиваемых форм имеется всего по два доминантных благоприятно действующих гена ( AAbbCCdd х aaBBccDD ), то у гибpидa их четыре ( AaBbCcDd ), независимо от того,
в гомозиготном или гетерозиготном состоянии они находятся. Это и определяет гетерозис гибрида, т.е. его преимущества перед исходными формами.
Гипотеза сверхдоминирования — гетерозиготное состояние по одному или многим генам дает преимущество перед гомозиготными состояниями по одному или многим генам. Начиная со второго поколения гибридов, эффект гетерозиса затухает, т.к. часть генов переходит в гомозиготное состояние.
гипотеза компенсационного комплекса генов . При возникновении мутаций, сильно понижающих жизнеспособность и продуктивность, то в результате отбора у гомозигот формируется компенсационный комплекс генов, в значительной степени нейтрализующий вредное действие мутаций. Если затем такую мутантную форму скрестить с нормальной (без мутаций) и тем самым перевести мутации в гетерозиготное состояние, т.е. нейтрализовать их действие нормальным аллелем, то сложившийся по отношению к мутациям компенсационный комплекс обеспечит гетерозис.
Таким образом, несмотря на то, что генетические основы гетерозиса до конца еще не выяснены, несомненно, одно: положительную роль у гибридов играет высокая гетерозиготность, приводящая к проявлению повышенной физиологической активности.
Отдаленная гибридизация не находит широкого применения в селекции по причине бесплодности получаемых гибридов, но в некоторых случаях получение нормально размножающихся гибридов возможно. Впервые это удалось осуществить Г.Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты, имеющих (в диплоидном наборе) по 18 хромосом.
Получение под воздействием колхицина аллодиплоида, состоящего из двух полных диплоидных наборов редьки и капусты, создало нормальные возможности для мейоза, поскольку каждая хромосома имела себе парную. Полученный капустно-редечный гибрид, названный рафанобрассикой, стал плодовитым. Гибрид не расщеплялся на родительские формы, так как хромосомы редьки и капусты всегда оказывались вместе.
Отдаленная гибридизация в сочетании с удвоением числа хромосом (полиплоидия) привела к восстановлению плодовитости.
Гибридизация эффективна в селекции лишь в сочетании с отбором. В селекции растений применяют как массовый, так и индивидуальный отбор.
При проведении массового отбора из большого числа особей выбирают группу растений с лучшими фенотипами, генотипы которых неизвестны. Массовый отбор проводится среди перекрестноопыляемых растений. Совместное выращивание отобранных растений способствует их свободному скрещиванию, что ведет к гетерозиготности особей. Массовый отбор проводят многократно в ряду последующих поколений, его используют, когда требуется относительно быстро улучшить тот или иной сорт. Но наличие модификационной изменчивости снижает ценность сортов, выведенных массовым отбором.
Индивидуальный отбор в селекции растений используют как способ сохранения для размножения лучших растений. Их выращивают изолированно друг от друга с целью выявления у потомства ценных признаков через сравнение с исходными формами и между собой.
Использование в селекции растений соматических мутаций
Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию или сохранить и размножить любую гетерозиготную форму, обладающую хозяйственно полезными признаками. Например, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово- ягодных культур. При половом размножении свойства сортов, состоящих из гетерозиготных особей, не сохраняются, и происходит их расщепление.
Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному, водному режиму. Поэтому благодаря естественному отбору у особей формируются приспособления к среде обитания. Не может быть культурных растений, одинаково продуктивных в любой местности. Под влиянием естественного отбора происходит районирование сортов.
Естественный отбор
Искусственный отбор
Исходный материал для отбора
Индивидуальные признаки организма
Индивидуальные признаки организма
Путь благоприятных изменений
Отбираются, становятся производительными
Остаются, накапливаются, передаются по наследству
Путь неблагоприятных изменений
Отбираются, бракуются, уничтожаются
Уничтожаются в борьбе за существование
Творческий – направленное накопление признаков на пользу человеку
Творческий – отбор приспособительных признаков на пользу особи, популяции, вида, приводящий к возникновению новых форм
Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов
Массовый, индивидуальный, бессознательный, методический
Движущий, стабилизирующий, дестабилизирующий, дизруптивный, половой
Оборудование: таблицы по общей биологии, иллюстрирующие многообразие пород и сортов, основные методы и достижения селекции растений.
1. Ч.Дарвин о причинах многообразия пород и сортов.
2. Формы искусственного отбора и их характеристика.
3. Творческая роль искусственного отбора.
№1. Почему породу или сорт можно считать рукотворной популяцией, т.е. популяцией, созданной волей и усилиями людей?
№2. Покажите на примерах влияние отбора на направления породо- и сортообразования.
№3. Почему массовый отбор применяется для перекрестноопыляемых растений? Дает ли массовый отбор генетически однородный материал? Почему при массовом отборе необходим повторный отбор?
В селекции необходимо учитывать следующие особенности биологии растений:
– высокая плодовитость и многочисленность потомства;
– наличие самоопыляемых видов;
– способность размножаться вегетативными органами;
– возможность искусственного получения мутантных форм.
Эти особенности растений определяют выбор методов селекции.
Основными методами селекции растений служат гибридизация и отбор. Обычно эти методы используют совместно. Гибридизация повышает разнообразие материала, с которым работает селекционер. Но сама по себе, чаще всего, она не может привести к целенаправленному изменению признаков у организмов, т.е. скрещивания без искусственного отбора являются малоэффективными. Скрещиванию предшествует тщательный отбор родительских пар. Для успешного поиска, подбора и использования исходного материала большое значение имеют учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений, его закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, эколого-географические принципы систематики растений, а также созданная Н.И. Вавиловым, его последователями и учениками коллекция сельскохозяйственных растений.
Гибридизация может осуществляться по разным схемам. Различают скрещивания простые (парные) и сложные (ступенчатые, возвратные, или беккроссы).
Простым, или парным, называется скрещивание между двумя родительскими формами, производимое однократно. Разновидностью их являются так называемые взаимные (реципрокные) скрещивания. Напомним, что их суть состоит в том, что проводятся два скрещивания, причем отцовская форма первого скрещивания используется во втором скрещивании в качестве материнской, а материнская – соответственно в качестве отцовской. Применяются такие скрещивания в двух случаях: когда развитие наиболее ценного признака обусловлено цитоплазматической наследственностью (например, морозостойкость у некоторых сортов озимой пшеницы) или когда завязываемость семян у гибридов зависит от того, в качестве материнской или отцовской формы берется тот или иной сорт. Реципрокные скрещивания показывают, что иногда влияние цитоплазмы материнского сорта оказывается весьма существенным.
Так, в НИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта (г. Краснодар) в результате реципрокных скрещиваний сортов подсолнечника 3519 и 6540 были получены межсортовые гибриды, которые значительно (в 2,5 раза) различались по степени поражения заразихой в зависимости от того, какой сорт был взят в качестве материнской, а какой – в качестве отцовской формы. Естественно, в селекционный процесс включили гибриды с большей устойчивостью к заразихе.
Сложными называют скрещивания, в которых используют более двух родительских форм или применяют повторное скрещивание гибридного потомства с одним из родителей. Различают ступенчатые и возвратные сложные скрещивания.
Сложная ступенчатая гибридизация – это система последовательных скрещиваний получаемых гибридов с новыми формами, а также гибридов между собой. Таким путем можно собрать в одном сорте лучшие качества многих исходных форм. Этот метод был впервые разработан и успешно применен известным советским селекционером А.П. Шехурдиным при создании сортов мягкой яровой пшеницы Лютесценс 53/12, Альбидум 43, Альбидум 24, Стекловидная, Саратовская 210, Саратовская 29 и др., а также ряда сортов твердой яровой пшеницы.
При возвратных скрещиваниях полученные гибриды скрещивают с родительской формой, признак которой хотят усилить. Если такие скрещивания повторяют многократно, их называют насыщающими, или поглотительными (беккросы). При этом гибрид насыщается генетическим материалом одного из родителей, а генетический материал другого родителя вытесняется (поглощается), и в геноме гибрида остается один или несколько генов, ответственных за какой-то ценный признак, например засухоустойчивость или устойчивость к одной из болезней. Как правило, в качестве доноров таких признаков используют местные дикорастущие формы, которые чаще всего низкопродуктивны, поэтому селекционерам и приходится прибегать к беккроссам.
В селекции растений находят применение следующие виды скрещиваний.
Инбридинг, или близкородственное скрещивание, используют как один из этапов повышения урожайности. Для этого проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений, что ведет к повышению гомозиготности. Через 3–4 поколения возникают так называемые чистые линии – генетически однородное потомство, полученное индивидуальным отбором от одной особи или пары особей в ряду поколений. Многие аномальные признаки являются рецессивными. В чистых линиях они проявляются фенотипически. Это приводит к неблагоприятному эффекту, снижению жизнеспособности организмов, получившему название инбредная депрессия. Но, несмотря на неблагоприятное влияние самоопыления у перекрестноопыляемых растений, его часто и успешно применяют в селекции для получения чистых линий. Они необходимы для наследственного закрепления желательных, ценных признаков, а также для проведения межлинейного скрещивания. У самоопыляющихся растений не происходит накопления неблагоприятных рецессивных мутаций, т.к. они быстро переходят в гомозиготное состояние и устраняются естественным отбором.
Межлинейное скрещивание – перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями, в результате которого в ряде случаев появляются высокоурожайные межлинейные гибриды. Например, для получения межлинейных гибридов кукурузы срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, опыляют их пыльцой этого же растения. Чтобы не произошло опыление пыльцой других растений, соцветия закрывают бумажными изоляторами. Так получают несколько чистых линий на протяжении ряда лет, а затем скрещивают чистые линии между собой и подбирают такие, потомство которых дает максимальную прибавку урожая.
Межсортовое скрещивание – скрещивание растений разных сортов между собой с целью проявления у гибридов комбинативной изменчивости. Это вид скрещивания наиболее распространен в селекции и лежит в основе получения многих высокоурожайных сортов. Его применяют и в отношении самоопыляемых видов, например пшеницы. У цветков растения одного сорта пшеницы удаляют пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и оба растения накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Отдаленная гибридизация – скрещивание растений разных видов, а иногда и родов, способствующее получению новых форм. Обычно скрещивание происходит в пределах вида. Но иногда возможно получение гибридов от скрещивания растений разных видов одного рода и даже разных родов. Так, существуют гибриды ржи и пшеницы, пшеницы и дикого злака эгилопс. Однако отдаленные гибриды обычно бесплодны. Основные причины бесплодия:
– у отдаленных гибридов обычно невозможен нормальный ход созревания половых клеток;
– хромосомы обоих родительских видов растений настолько несхожи между собой, что они оказываются неспособными конъюгировать, в результате чего не происходит нормальной редукции их числа, нарушается процесс мейоза.
Эти нарушения оказываются еще более значительными, когда скрещивающиеся виды отличаются по числу хромосом (например, диплоидное число хромосом ржи 14, мягкой пшеницы – 42). Существует немало культурных растений, созданных в результате отдаленной гибридизации. Например, в результате многолетних работ академика Н.В. Цицина и его сотрудников получены ценные сорта зерновых на основе гибридизации пшеницы с многолетним сорным растением пыреем. В результате гибридизации пшеницы с рожью (эти гибриды обычно бесплодны) было получено новое культурное растение, названное тритикале (лат. triticum – пшеница, secale – рожь). Это растение очень перспективно как кормовая и зерновая культура, дающая высокие урожаи и стойкая к неблагоприятным воздействиям внешней среды.
Проявление гетерозиса по продуктивности у гибрида (в центре), полученного от скрещивания двух различных линий кукурузы (по краям)
Еще в середине XVIII в. русский академик И.Кельрейтер обратил внимание на то, что в отдельных случаях при скрещивании растений гибриды первого поколения значительно мощнее родительских форм. Затем Ч.Дарвин сделал заключение, что гибридизация во многих случаях сопровождается более мощным развитием гибридных организмов. 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. Так, межсортовой гибрид Грушевской и Днепропетровской кукурузы дает 8–9% прибавки урожая, а межлинейный гибрид двух самоопыляемых линий этих же сортов – 25–30% прибавки к урожаю. Известны случаи гетерозиса и при отдаленных скрещиваниях видов и родов растений и животных.
Таким образом, явление гетерозиса как наследственное выражение эффектов гибридизации было известно давно. Однако его использование в селекционном процессе началось сравнительно недавно, в 1930-е гг. Открытие и понимание явления гетерозиса позволило определить новое направление селекционного процесса – создание высокопродуктивных гибридов растений и животных.
Новый период в изучении явления гетерозиса начинается в 20-е гг. XX в. с работ американских генетиков Дж.Шелла, Е.Иста, Р.Хелла, Д.Джонса. В результате проведенных ими работ у кукурузы путем самоопыления были получены инбредные линии, отличающиеся от исходных растений пониженной продуктивностью и жизнеспособностью, т.е. сильной инбредной депрессией. Но когда Шелл скрестил между собой чистые линии, то неожиданно для себя получил очень мощные гибриды первого поколения, значительно превосходящие по всем параметрам продуктивности как исходные линии, так и сорта, из которых путем самоопыления были получены эти линии. С этих работ и началось широкое использование гетерозиса в селекционном процессе.
Чем объясняется явление гетерозиса, т.е. мощность гибридов, с генетической точки зрения? Генетики предложили для его объяснения несколько гипотез. Наиболее распространенными являются следующие две.
Гипотеза доминирования разработана американским генетиком Д.Джонсом. В ее основе лежит представление о благоприятно действующих доминантных генах в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Если у скрещиваемых форм имеется всего по два доминантных благоприятно действующих гена (AAbbCCdd х aaBBccDD), то у гибpидa их четыре (AaBbCcDd), независимо от того, в гомозиготном или гетерозиготном состоянии они находятся. Это, по мнению сторонников этой гипотезы, и определяет гетерозис гибрида, т.е. его преимущества перед исходными формами.
Гипотеза сверхдоминирования предложена американскими генетиками Дж.Шеллом и Е.Истом. В ее основе лежит признание того, что гетерозиготное состояние по одному или многим генам дает преимущество перед гомозиготными состояниями по одному или многим генам. Схема, иллюстрирующая гипотезу сверхдоминирования по однoмy гену, довольно проста. Она свидетельствует о том, что гетерозиготное состояние по гену Аа имеет преимущества в синтезе контролируемого геном продукта перед гомозиготами по аллелям этого гена. Начиная со второго поколения гибридов, эффект гетерозиса затухает, т.к. часть генов переходит в гомозиготное состояние:
Имеется и ряд других гипотез гетерозиса. Наиболее интересную из них, гипотезу компенсационного комплекса генов, предложил отечественный генетик В.А. Струнников. Ее суть сводится к следующему. Пусть возникли мутации, сильно понижающие жизнеспособность и продуктивность. В результате отбора у гомозигот формируется компенсационный комплекс генов, в значительной степени нейтрализующий вредное действие мутаций. Если затем такую мутантную форму скрестить с нормальной (без мутаций) и тем самым перевести мутации в гетерозиготное состояние, т.е. нейтрализовать их действие нормальным аллелем, то сложившийся по отношению к мутациям компенсационный комплекс обеспечит гетерозис.
Таким образом, несмотря на то, что генетические основы гетерозиса до конца еще не выяснены, несомненно одно: положительную роль у гибридов играет высокая гетерозиготность, приводящая к проявлению повышенной физиологической активности.
Отдаленная гибридизация не находит широкого применения в селекции по причине бесплодности получаемых гибридов. Одним из выдающихся достижений современной генетики и селекции явилась разработка способа преодоления бесплодия межвидовых гибридов, приводящего в некоторых случаях к получению нормально размножающихся гибридов. Впервые это удалось осуществить в 1922–1924 гг. русскому генетику, ученику Н.И. Вавилова, Георгию Дмитриевичу Карпеченко (1899–1942) при скрещивании редьки и капусты. Оба эти вида имеют (в диплоидном наборе) по 18 хромосом. Соответственно их гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный набор). Гибрид имеет 18 хромосом, но он совершенно бесплоден, т.к. «редечные» и «капустные» хромосомы в мейозе не конъюгируют друг с другом.
Г.Д. Карпеченко действием колхицина удвоил число хромосом гибрида. В результате в гибридном организме оказалось 36 хромосом, слагающихся из двух полных диплоидных наборов редьки и капусты. Это создало нормальные возможности для мейоза, т.к. каждая хромосома имела себе парную. «Капустные» хромосомы конъюгировали с «капустными», а «редечные» – с «редечными». Каждая гамета несла по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18). Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоиды. В зиготе вновь оказалось 36 хромосом.
Таким образом, полученный капустно-редечный гибрид, названный рафанобрассикой, стал плодовитым. Гибрид не расщеплялся на родительские формы, т.к. хромосомы редьки и капусты всегда оказывались вместе. Это созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая – редьки. Отдаленная гибридизация в сочетании с удвоением числа хромосом (полиплоидия) привела к восстановлению плодовитости.
Г.Д. Карпеченко удалось впервые четко продемонстрировать взаимосвязь отдаленной гибридизации и полиплоидии в получении плодовитых форм. Это имеет огромное значение как для эволюции, так и для селекции.
Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию или сохранить и размножить любую гетерозиготную форму, обладающую хозяйственно полезными признаками. Например, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур. При половом размножении свойства сортов, состоящих из гетерозиготных особей, не сохраняются, и происходит их расщепление.
Как уже было нами сказано, гибридизация эффективна в селекции лишь в сочетании с отбором. В селекции растений применяют как массовый, так и индивидуальный отбор.
При проведении массового отбора из большого числа особей выбирают группу растений с лучшими фенотипами, генотипы которых неизвестны. Массовый отбор проводится среди перекрестноопыляемых растений. Совместное выращивание отобранных растений способствует их свободному скрещиванию, что ведет к гетерозиготности особей. Массовый отбор проводят многократно в ряду последующих поколений. К нему прибегают в том случае, когда требуется относительно быстро улучшить тот или иной сорт. Но наличие модификационной изменчивости снижает ценность сортов, выведенных массовым отбором.
Индивидуальный отбор в селекции растений используют как способ сохранения для размножения лучших растений. Их выращивают изолированно друг от друга с целью выявления у потомства ценных признаков через сравнение с исходными формами и между собой. Как нам уже известно, чаще всего объектом индивидуального отбора выступают самоопыляющиеся растения, и его результатом являются чистые линии.
Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному, водному режиму. Поэтому благодаря естественному отбору у особей формируются приспособления к среде обитания. Не может быть культурных растений, одинаково продуктивных в любой местности. Под влиянием естественного отбора происходит районирование сортов.
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. Сейчас в мире создано более 1 тыс. сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных в результате искусственного мутагенеза. Известный сорт яровой пшеницы Новосибирская 67 был получен в Институте цитологии 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. О роли метода получения полиплоидов в селекции растений красноречиво сказал академик П.М. Жуковский: «Человечество питается и одевается преимущественно продуктами полиплоидии». В России широко распространены экспериментально полученные полиплоидные сорта картофеля, пшеницы, сахарной свеклы, гречихи и других культурных растений.
Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала.
Изучить параграф учебника (особенности биологии растений, учитываемые в селекции, основные методы селекции растений и их характеристика).
Здравствуйте , уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.
В этой и последующей статье разбираются некоторые ответы на вопросы открытого банка заданий ФИПИ ЕГЭ по биологии по разделу «Организм как биологическая система».
Представлены ответы лишь на те вопросы, которые вызывали затруднения у учащихся.
Понятно, что в основном это вопросы из разделов части 2, но есть «заковыристые» вопросы и из части 1.
Особенно сложными в этом разделе оказались задания по генетике, в которых требовалось определить хромосомный набор генома, его отличие от генотипа, число аллелей в гаметах, формулирование и применение закона чистоты гамет, соотношение потомков при моно- и дигибридном скрещиваниях.
Чтобы не допустить в дальнейшем подобных ошибок, как репетитор биологии по Скайпу, рекомендую перед началом изучения генетики повторить материал о мейозе, как особом типе деления клеток, поскольку он лежит в основе образования гамет и наследования признаков. И совсем не лишним, считаю, приобрести мою платную книжицу: «Как быстро научиться решать задачи по генетике».
Чем характеризуется геномная мутация?
1) увеличением диплоидного набора хромосом
2) рекомбинацией генов благодаря кроссинговеру
3) случайным сочетанием генов при оплодотворении
4) независимым расхождением гомологичных хромосом в мейозе.
У львиного зева красная окраска цветков неполно доминирует над белой, а узкие листья – над широкими. Гены располагаются в разных хромосомах. Скрещиваются растения с розовыми цветками и листьями промежуточной ширины с растениями, имеющими белые цветки и узкие листья. Составьте схему решения задачи. Какое потомство и в каком соотношении можно ожидать от этого скрещивания? Определите тип скрещивания, генотипы родителей и потомства.
1. Это задача на дигибридное скрещивание с независимым наследованием признаков и неполным доминированием.
2. Генотипы родителей: АаВb (гаметы АВ, Ab, aB, ab) — розовые цветки, промежуточные листья, ааВВ (гаметы аВ) — белые цветки, узкие листья.
3. Генотипы потомков: АаВВ (розовые цветки, узкие листья), АаВb (розовые цветки, промежуточные листья), ааВВ (белые цветки, узкие листья), ааВb (белые цветки, промежуточные листья) в соотношении 1:1:1:1.
Новые сочетания генов, которые возникают в процессе мейоза и оплодотворения, служат причиной изменчивости:
1) хромосомной
2) модификационной
3) комбинативной
4) мутационной.
Назовите зародышевый листок позвоночного животного, обозначенный на рисунке цифрой 3. Какой тип ткани и какие органы формируются из него?
1. Зародышевый листок – энтодерма.
2. Ткань эпителиальная (эпителий кишечника и органов дыхания).
3. Формируются органы: пищеварительной системы, дыхательной системы, железы внутренней секреции.
Красная окраска ягоды земляники (А) неполно доминирует над белой, а нормальная чашечка (В) неполно доминирует над листовидной. Гены располагаются в разных хромосомах. Определите тип скрещивания, генотипы родителей, а также генотипы и фенотипы потомства, полученного от скрещивания растения земляники с розовыми ягодами и промежуточной формой чашечки, с растением, имеющим красные ягоды и листовидную чашечку. Составьте схему решения задачи.
1. Это дигибридное скрещивание с независимым наследованием признаков и неполном доминированием.
2. Генотипы родителей: розовые ягоды и промежуточная чашечка АаВв (гаметы АВ, Ав, аВ, ав), красные ягоды и листовидная чашечка – ААвв (гаметы Ав ).
3. Генотипы и фенотипы потомков в первом поколении:
1 ААВв – красные ягоды, промежуточная чашечка
1 АаВв – розовые ягоды, промежуточная чашечка
1 ААвв – красные ягоды, листовидная чашечка
1 Аавв – розовые ягоды, листовидная чашечка.
В результате какого процесса формируется генотип потомства?
1) онтогенеза
2) овогенеза
3) сперматогенеза
4) оплодотворения.
Женщина со светлыми (а) прямыми (b) волосами вступила в брак с мужчиной, имеющим тёмные курчавые волосы. Определите генотип их ребёнка, имеющего светлые и прямые волосы.
1) AaBb
2) Aabb
3) aabb
4) aaBb.
Нарушение процесса формирования веретена деления в мейозе служит причиной появления:
1) гетерозиса
2) полиплоидов
3) модификаций
4) генных мутаций.
Фенилкетонурия (ФКУ) – заболевание, связанное с нарушением обмена веществ (b), и альбинизм (а) наследуются у человека как рецессивные аутосомные несцепленные признаки. В семье отец – альбинос и болен ФКУ, а мать дигетерозиготна по этим генам. Составьте схему решения задачи, определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы возможного потомства и вероятность рождения детей-альбиносов, не страдающих ФКУ.
1. Генотипы родителей: мать — АаВb (гаметы АВ, Аb, aB, ab), отец — aabb (гаметы ab).
2. Генотипы возможного потомства: АаВb — норма по двум признакам, Aabb — норма и ФКУ, ааВb — альбинизм и норма, aabb — альбинизм и ФКУ.
3. Вероятность рождения детей-альбиносов, не страдающих ФКУ (ааВb) равна 25%.
Изучение влияния внешней среды на развитие признаков и свойств домашних животных и растений – одна из задач науки:
1) цитологии
2) селекции
3) молекулярной биологии
4) сравнительной анатомии.
В эмбриональном развитии хордового животного органогенез начинается с:
1) митотического деления зиготы
2) формирования однослойного зародыша
3) возникновения первых бластомеров
4) образования нервной трубки.
В селекции животных, в отличие от селекции растений, широко используют:
1) определение качества производителей по потомству
2) скрещивание особей разных видов
3) экспериментальный мутагенез
4) методы получения гетерозиса.
Для установления причины наследственного заболевания исследовали клетки больного и обнаружили изменение длины одной из хромосом. Какой метод исследования позволил установить причину данного заболевания? С каким видом мутации оно связано?
1. Причина болезни установлена с помощью цитогенетического метода.
2. Заболевание вызвано хромосомной мутацией – утратой или присоединением фрагмента хромосомы.
По изображённой на рисунке родословной установите характер проявления признака (доминантный или рецессивный), обозначенного черным цветом. Определите генотипы детей первого (1) и второго (2) поколений.
1. Признак рецессивный (а).
2. F1: аа.
3. F2: Aa и Аа.
Установите последовательность этапов работы селекционера при создании новой породы животных.
4) индивидуальный подбор родительских форм, их скрещивание
1) отбор особей первого поколения
3) скрещивание потомков
2) индивидуальный отбор по породным признакам.
Чёрный хохлатый петух скрещен с такой же курицей. От них получены 20 цыплят: 10 чёрных хохлатых, 5 бурых хохлатых, 3 чёрных без хохла и 2 бурых без хохла. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомков. Объясните появление четырёх фенотипических групп с точки зрения цитологических основ скрещивания. Доминантные признаки – черное оперение (А), хохлатость (В).
1. Генотипы родителей: курица – AaBb, петух — AaBb
2. Поскольку потомство разделилось на 4 фенотипических класса в соотношении близком 9:3:3:1, значит изучаемые признаки находятся в разных парах гомологичных хромосом и каждый из родителей образует с равной вероятностью по 4 сорта гамет AB, Ab, aB, ab.
3. отсюда и получается четыре группы потомков по фенотипу в F1:
A_B_ — 10 черных хохлатых
aaB_ — 5 бурых хохлатых
A_bb – 3 черных без хохла
Aabb – 2 бурых без хохла.
Пару хромосом, имеющих одинаковую форму, размеры, химический состав, называют:
1) половыми
2) гомологичными
3) аутосомами
4) хроматидами.
Выберите верное определение понятия аллельные гены:
1) гены, определяющие развитие двух взаимодополняющих признаков и расположенные в двух разных участках одной хромосомы
2) гены, определяющие развитие одного и того же признака и расположенные в двух разных участках одной хромосомы
3) гены, определяющие развитие двух взаимодополняющих признаков и расположенные в негомологичных хромосомах
4) гены, определяющие развитие одного и того же признака и расположенные в одинаковых участках гомологичных хромосом.
Благодаря оплодотворению и мейозу:
1) поддерживается постоянное число хромосом в поколениях
2) снижается вероятность проявления мутаций в потомстве
3) изменяется число хромосом из поколения в поколение
4) сохраняется фенотип особей в популяциях вида.
Правильнее было бы сформулировать вопрос: «Благодаря мейозу и оплодотворению».
Близкородственное скрещивание организмов используют в селекции для получения потомства:
1) жизнестойкого
2) гибридного
3) гетерозиготного
4) гомозиготного.
Потомство томатов, полученное от скрещивания гомозиготных растений со стеблями нормальной высоты и гладкими плодами с гомозиготными томатами, имеющими карликовый рост и ребристые плоды, скрестили между собой. Во втором поколении (F2) образовалось четыре фенотипические группы растений. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, генотипы и фенотипы первого и второго поколения (F1 и F2), их соотношение, если А – нормальная высота стебля, а В – гладкая форма плодов. Гены высоты стебля и формы плодов находятся в различных парах гомологичных хромосом.
1. Генотипы родителей: AABB (гаметы AB), aabb (гаметы ab)
2. Генотипы и фенотипы потомства первого поколения (F1) – AaBb — томаты со стеблем нормальной высоты и гладкими плодами (единообразие гибридов первого поколения). Гаметы: AB, Ab, aB, ab.
3. Генотипы и фенотипы второго поколения (F2):
9 A_B_ — нормальная высота стебля, гладкие плоды;
3 A_bb — нормальная высота стебля, ребристые плоды;
3 aaB_ — карликовый рост, гладкие плоды;
1 aabb — карликовый рост, ребристые плоды.
Частота нарушения сцепления между генами зависит от:
1) структуры хромосомы
2) расстояния между ними
3) числа групп сцепления
4) доминантности или рецессивности генов.
Отдаленные гибриды обычно бесплодны, так как у них:
1) клетки не делятся митозом
2) в клетках не происходит репликация ДНК
3) гаметы различаются по размеру
4) нарушена конъюгация хромосом в мейозе.
Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. Согласно хромосомной теории наследственности:
1. Гены располагаются в хромосомах в линейном порядке. 2. Каждый ген занимает определенное место – аллель. 3. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления. 4. Число групп сцепления определяется диплоидным набором хромосом. 5. Нарушение сцепления генов происходит в процессе конъюгации хромосом в профазе мейоза.
2. Место расположения гена – локус (сайт).
4. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.
5. Нарушение сцепления генов в профазе мейоза I происходит за счет кроссинговера, а не коньюгации.
Скрестили самцов мух дрозофил с серым телом и нормальными крыльями с самками с чёрным телом и укороченными крыльями. В первом поколении все особи были единообразными с серым телом и нормальными крыльями. При скрещивании полученных гибридов между собой появилось 75% особей с серым телом и нормальными крыльями и 25% с чёрным телом и укороченными крыльями. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства F1 и F2. Объясните характер наследования признаков.
1. Поскольку в первом поколении все особи оказались с серым телом и нормальными крыльями, то эти признаки являются доминантными. Обозначим: А — серое тело, а — черное; В — нормальные крылья, b — укороченные.
2. Генотипы родителей: AABB (гаметы AB), aabb (гаметы ab)
3. Генотип потомства F1: AaBb – серое тело, нормальные крылья.
4. Поскольку во втором поколении от скрещивания дигетерозигот AaBb * AaBb получилось не 4 фенотипических класса потомков, а всего 2 (генотипы потомства F2: 3 серое тело, нормальные крылья AABB, AaBb : 1 черное тело, укороченные крылья aabb), то это задание на сцепленное наследование (доминантный аллель серой окраски тела А сцеплен с доминантным аллелем нормальной длины крыльев — В, а рецессивный аллель черной окраски тела а -малое сцеплен с рецессивным аллелем укороченными крыльями — b).
Альбинизм (появление белых листьев) у растений табака является результатом:
1) недостатка света
2) нарушения гаметогенеза
3) генной мутации
4) модификационной изменчивости.
У кукурузы доминантные гены коричневой окраски (А) и гладкой формы (В) семян сцеплены друг с другом и находятся в одной хромосоме, рецессивные гены белой окраски и морщинистой формы семян также сцеплены. При скрещивании растений с коричневыми гладкими семенами с растениями с белой окраской и морщинистыми семенами было получено 4002 семени коричневых гладких и 3998 семян белых морщинистых, а также 305 белых гладких и 300 коричневых морщинистых семян кукурузы. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родительских растений кукурузы и её потомства. Обоснуйте появление двух групп особей с отличными от родителей признаками.
1. Поскольку от скрещивания кукурузы с коричневыми гладкими семенами (A-B-) с растениями с белыми морщинистыми семенами (aabb)было получено поровну таких же по фенотипу потомков, значит генотип родительской особи с доминантными признаками был дигетерозиготным AB//ab (такой формой записи генотипа при сцепленном наследовании пользоваться удобнее, так как четко видно, что первый родитель образует в норме, то есть без кроссинговера два сорта гамет AB и ab, а второй соответственно один сорт гамет только ab).
2. По условию задания мы видим, что кроме основного количества потомства с генотипами AB//ab (4002 шт.семян) и ab//ab (3998 шт.семян) было получено в небольшом количестве потомство с генотипами aB//ab (белые гладкие) и Ab//ab (коричневые морщинистые).
3. Появление такого необычного потомства могло получиться только вследствие неполного сцепления генов в генотипе первого родителя, что привело к образованию кроме исходных гамет AB и ab еще и небольшого количества рекомбинантных Ab и aB.
Комбинативная изменчивость обусловлена:
1) спирализацией хромосом
2) случайной встречей гамет при оплодотворении
3) рекомбинацией генов при кроссинговере
4) утратой части хромосомы
5) репликацией ДНК в интерфазе
6) независимым расхождением гомологичных хромосом в мейозе .
У собак чёрная шерсть доминирует над коричневой, а длинная шерсть над короткой (гены не сцеплены). От чёрной длинношёрстной самки при анализирующем скрещивании получено потомство: 3 чёрных длинношёрстных щенка, 3 коричневых длинношёрстных. Определите генотипы родителей и потомства, соответствующие их фенотипам. Составьте схему решения задачи. Объясните полученные результаты.
1. Обозначим: А — черная шерсть, а — коричневая; В — длинная шерсть, b — короткая.
2. Р: AaBB * aabb (генотип отца дигомозиготный по рецессиву, так как это условие анализирующего скрещивания).
G: AB,aB……ab
3. F1: AaBb, aaBb. В потомстве произошло расщепление по фенотипу (только по окраске шерсти), значит генотип самки был гетерозиготен по данному признаку.
Какова вероятность рождения ребёнка без веснушек, если у женщины веснушки отсутствуют, а оба родителя её мужа имеют веснушки и гомозиготны по этому признаку? (А – наличие веснушек)
1) 0%
2) 25%
3) 75%
4) 100%.
У овец серая окраска (А) шерсти доминирует над чёрной, а рогатость (В) – над комолостью (безрогостью). Гены не сцеплены. В гомозиготном состоянии ген серой окраски вызывает гибель эмбрионов. Какое жизнеспособное потомство (по фенотипу и генотипу) и в каком соотношении можно ожидать от скрещивания дигетерозиготной овцы с гетерозиготным серым комолым самцом? Составьте схему решения задачи. Объясните полученные результаты. Какой закон наследственности проявляется в данном случае?
1. P: AaBb * AaBb
G: AB,Ab,aB,ab….AB,Ab,aB,ab
2. Построив решетку Пеннета 4х4 и произведя скрещивания гамет друг с другом получим 9 генотипических классов потомства 1AABB:2AABb:2AaBB:4AaBb:1AAbb:2Aabb:1aaBB:2aaBb:1aabb.
Мы видим, что 4 организма из 16 являются гомозиготными по серой окраске (АА), то есть они и не родятся вовсе. Родившиеся особи по фенотипу распределятся следующим образом 6AaB-:2Aabb:3aaB-:1aabb (6 серые рогатые: 2 серые комолые : 3 черные рогатые : 1 черный комолый).
3. Проявляется закон независимого наследования признаков.
Использование какого закона облегчает поиски наследственных отклонений у сельскохозяйственных животных и растений?
1) расщепления признаков по фенотипу
2) сцепленного наследования признаков
3) зародышевого сходства позвоночных животных
4) гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Межлинейная гибридизация в селекции растений способствует:
1) получению чистой линии
2) проявлению эффекта гетерозиса
3) усилению мутагенеза
4) получению межвидовых гибридов.
По изображённой на рисунке родословной определите и объясните характер наследования признака, выделенного чёрным цветом. Определите генотипы родителей, потомков 1,2,3 и объясните формирование их генотипов.
1. P: AA * aa (признак доминантный и генотип матери скорее всего гомозиготен, так как из трех детей нет ни одного с генотипом Аа).
2. F1: все дети имеют генотип Аа (закон единообразия гибридов первого поколения).
В селекции животных для выведения чистой линии проводят индивидуальный отбор с учётом:
1) генотипа особи
2) плодовитости особи
3) условий содержания
4) модификационной изменчивости.
Модификационная изменчивость, в отличие от мутационной:
1) характерна для группы особей вида
2) носит адаптивный характер
3) передаётся по наследству
4) обусловлена изменениями генетического материала
5) ограничена нормой реакции
6) бывает полезной, вредной, нейтральной.
По изображённой на рисунке родословной определите и объясните характер наследования признака, выделенного чёрным цветом. Определите генотипы родителей 8, 9, потомков 11, 12 и объясните формирование их генотипов.
1. Изучаемый признак носит аутосомный рецессивный характер. P: аа * АА.
2. 8 — аа, 9 — Аа.
3. 11 — Аа, 12 — аа.
Мутации обусловлены:
1) сцеплением генов
2) взаимодействием доминантных генов
3) новым сочетанием генов в зиготе
4) нарушением расхождения хромосом в мейозе.
У кукурузы рецессивный ген «укороченные междоузлия» (b) находится в одной хромосоме с рецессивным геном «зачаточная метёлка» (v). При проведении анализирующего скрещивания дигетерозиготного растения, имеющего нормальные междоузлия и нормальную метёлку, получено потомство: 48% с нормальными междоузлиями и нормальной метёлкой, 48% с укороченными междоузлиями и зачаточной метёлкой, 2% с нормальными междоузлиями и зачаточной метёлкой, 2% с укороченными междоузлиями и нормальной метёлкой. Определите генотипы родителей и потомства. Составьте схему решения задачи. Объясните полученные результаты. Какой закон наследственности проявляется в данном случае?
1.Генотип дигетерозиготного растения BbVv удобнее представить так BV//bv. Генотип второго растения, поскольку скрещивание анализирующее, такой bv//bv. Первое растение будет образовывать в основном такие гаметы BV и bv (по 48%), но в результате кроссинговера будут образовываться еще и гаметы Bv и bV по 2%.
2. P: …………….BbVv………….*……… bbvv
G: BV,bv(по 48%) и Bv,bV (по 2%)……….bv
F: BbVv, bbvv — по 48%; Bbvv,bbVv -по 2%.
3. Закон Моргана или закон сцепленного наследования неаллельных генов. Вследствие нарушения этого закона из-за кроссинговера и произошло образование не двух типов потомства, а четырех типов как при независимом дигибридном скрещивании. Но при независимом дигибридном скрещивании всех 4-х типов потомков было бы поровну, а здесь нет.
Болезнь Дауна у человека связана с появлением лишней хромосомы в 21-й паре, поэтому подобное изменение относят к:
1) модификационной изменчивости
2) геномной мутации
3) хромосомной перестройке
4) кроссинговеру.
Для преодоления бесплодия межвидового редечно-капустного гибрида Г.Д. Карпеченко использовал метод:
1) культуры ткани
2) массового отбора
3) гетерозиса
4) полиплоидии .
Верны ли следующие суждения?
А. Оплодотворение – процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением генов отцовского и материнского организмов и образованием зиготы.
Б. Форму полового размножения без оплодотворения, при котором дочерний организм развивается на основе генетической информации одного из родителей, называют партеногенезом.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны.
Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
1. Различают изменчивость ненаследственную, наследственную и комбинативную. 2. Наследственную изменчивость ещё называют генотипической. 3. Ненаследственная изменчивость связана с изменением генотипа. 4. Пределы генотипической изменчивости называют нормой реакции, которая контролируется генотипом. 5. Ч. Дарвин назвал наследственную изменчивость неопределённой.
1. Различают ненаследственную и наследственную изменчивость (комбинативная является одной из форм наследственной изменчивости).
3. Наследственная изменчивость связана с изменением генотипа.
4. Пределы фенотипической изменчивости называют нормой реакции, которая контролируется генотипом.
При скрещивании растения кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растением, дающим морщинистые неокрашенные семена (гены сцеплены), потомство оказалось с гладкими окрашенными семенами. При анализирующем скрещивании гибридов из F1 получены растения с гладкими окрашенными семенами, с морщинистыми неокрашенными, с морщинистыми окрашенными, с гладкими неокрашенными. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства F1 и F2. Какие законы наследственности проявляются в данных скрещиваниях? Объясните появление четырёх фенотипических групп особей в F2.
1. Поскольку в первом поколении от скрещивания кукурузы с гладкими окрашенными семенами с кукурузой с морщинистыми неокрашенными семенами, все потомство было с гладкими окрашенными зернами, то аллельные гены, отвечающие именно за эти признаки, следует обозначить как доминантные. А — окрашенные зерна, а — неокрашенные; В — гладкая поверхность зерна; b — морщинистые зерна.
P1: AB//AB * ab//ab
G: …AB…….ab
F1: AB//ab — все гладкие окрашенные.
2. P2:…….AB//ab………*…….ab//ab (гомозигота по рецессиву, так как скрещивание анализирующее).
G: AB, ab ………..ab
F2: AB//ab, ab//ab, то есть благодаря сцепленному наследованию должно получиться получается всего два типа потомства с гладкими окрашенными семенами и с морщинистыми неокрашенными.
Но, поскольку в потомстве появились еще особи Ab//ab с морщинистыми окрашенными семенами и aB//ab с гладкими неокрашенными семенами, значит происходил кроссинговер (нарушение сцепления) который и обеспечил образование новых гамет Ab и aB.
При скрещивании белых кроликов с мохнатой шерстью и чёрных кроликов с гладкой шерстью получено потомство: 50% чёрных мохнатых и 50% чёрных гладких. При скрещивании другой пары белых кроликов с мохнатой шерстью и чёрных кроликов с гладкой шерстью 50% потомства оказалось чёрных мохнатых и 50% – белых мохнатых. Составьте схему каждого скрещивания. Определите генотипы родителей и потомства. Объясните, какой закон проявляется в данном случае.
1. Генотипы первой пары родителей: белый мохнатый кролик – aaBb; черный гладкошерстный кролик — АAbb. G: aB,ab и Ab. F1: AaBb и Aabb чёрные мохнатые и чёрные гладкие.
2. Генотипы второй пары родителей: белый гладкий кролик – aaBB; черный мохнатый кролик — Аabb. G: aB и Ab,ab. F1: AaBb и aaBb чёрные мохнатые и белые мохнатые.
3. Закон независимого наследования признаков.
В результате каких мутаций могут формироваться гаметы с диплоидным набором хромосом?
1) геномных
2) митохондриальных
3) соматических
4) генных.
При скрещивании растения кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растением, имеющим морщинистые неокрашенные семена (гены сцеплены), потомство оказалось с гладкими окрашенными семенами. При дальнейшем анализирующем скрещивании гибрида из F1 получены растения с семенами: 7115 с гладкими окрашенными, 7327 с морщинистыми неокрашенными, 218 с морщинистыми окрашенными, 289 с гладкими неокрашенными. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства F1,F2. Какой закон наследственности проявляется в F2? Объясните, на чём основан Ваш ответ.
1. Поскольку в первом поколении от скрещивания кукурузы с гладкими окрашенными зернами с кукурузой с морщинистыми неокрашенными зернами, все потомство было с гладкими окрашенными зернами, то аллельные гены, отвечающие именно за эти признаки, следует обозначить как доминантные. А — окрашенные зерна, а — неокрашенные; В — гладкая поверхность зерна; b — морщинистые зерна, причем сцепленными были доминантные аллели и рецессивные.
P1: AB//AB * ab//ab
G: …AB…….ab
F1: AB//ab — все гладкие окрашенные.
2. P2:…….AB//ab………*…….ab//ab
G: AB, ab ………..ab
F2: AB//ab, ab//ab — 7115 с гладкими окрашенными, 7327 с морщинистыми неокрашенными cеменами.
В результате кроссинговера гибридный организм дает еще такие гаметы Ab и aB и появится потомство Ab//ab, aB//ab — 218 с морщинистыми окрашенными, 289 с гладкими неокрашенными.
3. Проявляется закон сцепленного наследования.
Какова вероятность рождения кареглазых детей – девочек от гетерозиготных родителей?
1) 25,5%
2) 37,5%
3) 60%
4) 70%.
Чем отличается по строению семя сосны от споры папоротника? Укажите не менее трёх отличий.
1. Спора это одна клетка, а семя состоит из множества клеток.
2. Спора гаплоидная, а в семени сосны: клетки зародыша — диплоидные, а клетки эндосперма — гаплоидные.
3. Семена сосны имеют пленчатые крылышки и способны распространяться ветром.
При скрещивании растения арбуза с длинными полосатыми плодами с растением, имеющим круглые зелёные плоды, в потомстве получили растения с длинными зелёными и круглыми зелёными плодами. При скрещивании такого же арбуза с длинными полосатыми плодами с растением, имеющим круглые полосатые плоды, всё потомство имело круглые полосатые плоды. Составьте схему каждого скрещивания. Определите генотипы родителей и потомства. Как называется такое скрещивание и для чего оно проводится?
1. Из первого и второго скрещивания понятно, что доминантные признаки это зеленые (А) и круглые (В) плоды, а рецессивные признаки это полосатые (а) и длинные (b) плоды.
2. P1: aabb x ААB_. Так как по признаку формы плодов было расщепление, генотип второго родителя был AABb. F1: AaBb и Aabb круглые зелёные и длинные зелёные.
P2: aabb x ааB_. Так как расщепления в потомстве не было, значит генотип второго родителя был aaBB. F2: aaBb круглые полосатые.
3. Такое скрещивание называется анализирующим. Оно позволяет выявить чистоту генотипа неизвестной особи. В данном задании генотип второй особи мог быть определен после скрещивания ее с особью гомозиготной по рецессивным признакам (aabb). В первом скрещивании в потомстве наблюдалось расщепление по форме плодов, поэтому генотип второй особи был гетерозиготен (AABb) по этому признаку. Во втором скрещивании в потомстве не было расщепления, поэтому генотип второй особи был гомозиготным (aaBB).
При выведении новых сортов растений путeм массового отбора:
1) исследуют многочисленное потомство одной особи
2) воздействуют на популяцию ионизирующей радиацией
3) проводят отдалённую гибридизацию
4) сохраняют группу особей сходных по фенотипу.
Верны ли следующие суждения о модификационной изменчивости?
А. Модификации не передаются следующему поколению и могут исчезать после прекращения действия вызвавшего его фактора.
Б. Большинство модификаций имеет приспособительное значение и способствует адаптации организма к условиям среды.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны.
Найдите ошибки в приведённом тексте.Укажите номера предложений, в которых они сделаны.
1. Все организмы обладают наследственностью и изменчивостью. 2. Мутации – это случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. 3. Изменения, связанные с удвоением какого-либо нуклеотида в гене, относят к геномным мутациям. 4. Внутрихромосомные перестройки могут быть связаны с удвоением гена. 5. Если в клетке происходит изменение числа хромосом, то такие мутации называют генными. 6. Мутации всегда полезны организму.
3. Изменения, связанные с удвоением какого-либо нуклеотида в гене, относят к генным мутациям.
5. Если в клетке происходит изменение числа хромосом, то такие мутации называют геномными.
6. Мутации очень редко могут быть полезны организму.
У человека катаракта (заболевание глаз) зависит от доминантного аутосомного гена, а ихтиоз (заболевание кожи) – от рецессивного гена, сцепленного с Х‑хромосомой. Женщина со здоровыми глазами и с нормальной кожей, отец которой страдал ихтиозом, выходит замуж за мужчину, страдающего катарактой и со здоровой кожей, отец которого не имел этих заболеваний. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, возможные генотипы и фенотипы детей. Какие законы наследственности проявляются в данном случае?
1. А — катаракта, а — нормальное зрение. ХB — отсутствие ихтиоза, Хb — ихтиоз. Генотип женщины ааХВХb (гетрозиготна по ихтиозу, так как ее отец страдал ихтиозом). Генотип мужчины АаХВY (гетерозиготен по наличию катаракты, так как его отец не имел катаракты).
2. P1: ааХВХb… *…. АаХВY
G: aXB,aXb……AXB,aXB, AY,aY
F1: AaXBXB, AaXBXb, aaXBXB, aaXBXb — все девочки без ихтиоза, но 50% с катарактой и 50% без катаракты. AaXBY, AaXbY, aaXBY, aaXbY — мальчики 50% с ихтиозом, 50% без ихтиоза; 50% с катарактой, 50% без катаракты.
3. Закон расщепления и закон независимого наследования.
Повышение продуктивности плесневых грибов, вырабатывающих антибиотики, достигается путём:
1) полиплоидизации
2) внутривидовой гибридизации
3) массового отбора
4) искусственного мутагенеза.
Весной, при благоприятных условиях, самка тли, размножаясь партеногенетически, может воспроизвести до 60 особей только женского пола, каждая из которых через неделю даст столько же самок. К какому способу относят такое размножение, в чём его особенность? Почему при этом образуются только женские особи?
1. Партеногенез — девственное развитие, относится к одному из способов полового размножения. Такой способ размножения обеспечивает высокую скорость размножения организмов, но в истинном то смысле половым размножением как таковым и не является вовсе, поскольку все особи будут иметь генетическую информацию одного организма (самки), а не комбинацию генов двух особей как при настоящем половом размножении.
2. Партеногенез у тлей носит циклический характер. С повышением температуры весной для быстрого увеличения численности популяции из диплоидных ооцитов самки формируются диплоидные яйцеклетки, В них мейоз не происходит и без всякого оплодотворения самцами будут развиваться лишь женские особи — копии материнского организма. А осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением.
У человека глаукома наследуется как аутосомно-рецессивный признак (а), а синдром Марфана, сопровождающийся аномалией в развитии соединительной ткани, – как аутосомно-доминантный признак (В). Гены находятся в разных парах аутосом. Один из супругов страдает глаукомой и не имел в роду предков с синдромом Марфана, а второй дигетерозиготен по данным признакам. Определите генотипы родителей, возможные генотипы и фенотипы детей, вероятность рождения здорового ребёнка. Составьте схему решения задачи. Какой закон наследственности проявляется в данном случае?
1. Используем предлагаемые в задании обозначения: пусть аллельный ген отсутствия глаукомы будет А, аллельный ему ген наличия глаукомы — а. Синдром Марфана В, отсутствие синдрома — b. Поскольку сказано, что изучаемые признаки находятся в разных парах хромосом, то будем решать эту задачу как на независимое дигибридное скрещивание по Менделю.
2. P: aabb… *….. AaBb.
G:…. ab……….AB,Ab,aB,ab
F: AaBb, Aabb, aaBb, aabb как видим расщепление по генотипу 1:1:1:1 и фенотипу совпадают (без глаук.синдом Марфана, без глаукомы и без синдрома Марфана, с глаук.и с синдромом Марфана, с глаук.и без синдрома Марфана).
3. Вероятность рождения здорового по обоим признакам ребенка составляет 25%. Третий закон Менделя: при дигибридном скрещивании наследование признаков происходит независимо друг от друга.
В условиях тропической Африки у капусты белокочанной не образуются кочаны. Какая форма изменчивости проявляется в данном случае?
1) мутационная
2) комбинативная
3) модификационная
4) наследственная.
**********************************************************************
У меня на блоге вы можете приобрести ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).
