УРОК Генетика и основы селекции

Открытый урок. Генетика и основы селекции

Цель: продолжить у учащихся формирование знаний о селекции .

Задачи:

Обучающие:

- продолжить формирование у учащихся знаний о селекции растений.

- познакомить учащихся с методами селекции растений.

- продолжить формирование умений анализировать и делать выводы при устном развернутом ответе.

Развивающие:

-способствовать развитию речи учащихся путем постановки вопроса, требующих развернутого и связного ответа.

- создание условий для развития устной и письменной речи при индивидуальном устном и письменном опросе.

- создать условия для развития произвольного внимания при объяснении нового материала

- способствовать развитию наглядно-образного мышления при демонстрации презентации, наглядных материалов.

Воспитывающие:

- создать условия для воспитания у учащихся правильной научной картины мира

- способствовать воспитанию у учащихся ответственного отношения к труду, за результаты труда.

- создать условия для воспитания у учащихся положительной мотивации к учению через обоснование необходимости изучаемого материала в повседневной жизни.

Коллекция «Сорта томатов», Коллекция «Семена культурных растений и их диких видов»

План урока:

I. Организационный момент

II. Этап проверки домашнего задания

III. Объяснение нового материала

IV. Закрепление полученных знаний

V. Домашнее задание

VI. Подведение итогов урока

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

- Здравствуйте ребята, сегодня на уроке нам нужно изучить очень объемный материал. Поэтому давайте максимально сконцентрируемся на уроке и будем работать быстро и продуктивно.

II. Этап проверки домашнего задания

- Итак, скажите пожалуйста, что за наука селекция и какая основные задачи селекции как науки? (Выведение новых и совершенствование старых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов и др.)

- Какие основные методы селекции вы знаете? (отбор, гибридизация, мутагенез)

- В основе селекции лежит разработанная Ч.Дарвином концепция искусственного отбора.

Какие виды искусственного отбора различают? (массовый и индивидуальный)

- Отбор тем эффективнее, чем разнообразнее в наследственном отношении исходный материал. Что является путем увеличения разнообразия материала для селекции? (гибридизация близкородственная (инбридинг),позволяющая перевести рецессивные гены в гомозиготное состояние; и неродственная, помогающая объединить в одном организме гены, ответственные за ценные признаки разных особей. )

- Хорошо. А скажите, какая наука является теоретической базой селекции? (Генетика)

- А теперь подумайте, почему именно генетические знания играют большую роль в развитии селекции?(Потому что основой успеха селекционной работы в значительной степени является генетическое разнообразие исходного материала. В своей работе селекционеры стараются использовать все многообразие диких и культурных растений.)

- Правильно. На необходимость использовать в селекции растений все видовое многообразие флоры нашей планеты указывал еще академик Николай Иванович Вавилов (слайд 6) - выдающийся генетик и селекционер. Решая проблему исходного материала он обследовал многие районы земного шара и вывел территории с наибольшим генетическим разнообразием культурных растений и их диких сородичей. В 1920-1930 гг Вавилов вместе сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии. Они доказали, что для разных культур существуют свои центры многообразия. Именно Николаем Ивановичем были выделены 8 центров происхождения культурных центров растений. Давайте вспомним, какие это центры. (Слайд 7-15,)

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В1970 г П.М. Жуковский установил еще 4 центра (смотрим стр. 245 и рис 94)

Мировая коллекция растений- ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны, где насчитывается 180 тяс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. 39 тыс- зерновых, 19 тыс. - зернобобовых, 30 тыс- кукурузы и крупяных культур, 4тыс.- клубнеплодов, 17 тыс. - овощных и бахчевых культур.11тыс.- плодовых и ягодных культур, 2 тыс образцов винограда 9 тыс. субтропических и декоративных растений. Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует около 3000 видов и только 150 видов ввел в культуру.

Обратите внимание, на слайде перечислены культурные растения, такое же задание и на карточках на ваших столах. Ваша задача записать на карточках центры их происхождения

Приложение 2

1. Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажан (50% культурных растений)_________

2. Соя,просо, гречиха, плодовые и овощные культуры, слива, вишня (20% культурных растений___________

3. Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен,репа, чеснок, виноград (14% культурных растений)_________

4. Капуста, сахарная свекла , маслина, клевер (11% культурных растений)________

5. Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго__________

6. Кукуруза, какао, тыква, хлопчатник____________

7. Картофель, ананас, хинное дерево_______________

Приложение3

1.Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажан (50% культурных растений)_Южноазиатский тропический

2.Соя,просо, гречиха, плодовые и овощные культуры, слива, вишня (20% культурных растений___Восточноазиатский

3. Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен,репа, чеснок, виноград (14% культурных растений) юго-заподноазиатский

4. Капуста, сахарная свекла , маслина, клевер (11% культурных растений) средиземноморской

5. Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго- Азиатский

6. Кукуруза, какао, тыква, хлопчатник - Центральноамериканский

7. Картофель, ананас, хинное дерево - Южноамериканский.

8. Учащиеся записывают в тетрадь центры происхождения растений.

2. Основные методы селекции растений Презентация (Селекция растений)

Примитивная селекция растений возникла одновременно с земледелием. Начав возделывать растения, человек стал отбирать, сохранять и размножать лучшие из них.

Многие культурные растения возделывались примерно за 10 тысяч лет до нашей эры.

Селекционеры создали прекрасные сорта культурных растений

В селекции необходимо учитывать следующие биологические особенности растений:

- высокая плодовитость и многочисленность потомства;
- наличие самоопыляемых видов;
- способность размножаться вегетативными органами;
- возможность искусственного получения мутантных форм.

1. Слайд 3-4

Отбор. Формы отбора:

массовый-

• отбор по фенотипу

• применяют для перекрестноопыляемых растений

• приводит к гетерозиготности

( Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, отбираем 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих 50 растений. На следующий год закладываем по внешним признакам новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны - этого замечательного высокобелкового кормового растения. Если мы добились улучшения, то можно считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективным. Но эта форма отбора имеет недостатки, т.к. не всегда по внешним признакам можно определить лучший генотип. Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым признакам (белый или красный цветок), поэтому применяют для перекрестноопыляемых растений. Так получен сорт ржи - Вятка.)

индивидуальный -

• отбор по генотипу

• применяют для самоопыляемых растений

• приводит к гомозиготности

(При индивидуальном отборе выбирают особь с интересующим человека признаками и получают от него потомство и используется для самоопыляющихся растений, потомство которой называется - чистая линия. - пшеница, овес, ячмень. Сеют семена отдельно и оценивают по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений генотип. Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков. Методами скрещивания и индивидуального отбора П. П. Лукьяненко были выведены высокопродуктивные кубанские сорта пшеницы: Безостая 1, Аврора, Кавказ; В. Н. Ремесло на Украине получил сорт Мироновская 808, а затем более урожайные сорта Юбилейная 50, Харьковская 63 и др. В. С. Пустовойт со своими сотрудниками этими методами создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50-52% масла в семенах.

2. Гибридизация.

• Инбридинг- самоопыление перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия с получением чистых линий.

• Аутбридинг- Внутривидовое скрещивание, ведущее к ГЕТЕРОЗИСУ и высокой продуктивности. (получены гибриды кукурузы, пшеницы, огурцов, сахарной свеклы.

Виды гибридизации по жизненному уровню:

Молекулярная Клеточная Тканевая Органная Организменная

Виды гибридизации по происхождению:

Спонтанные (естественные)

Полученные человеком (Искусственные)

По способу образования:

Вегетативные

Половые

ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ - межродовое, межвидовое скрещивание,

(тритикале - гибрид ржи и пшеницы.) - самостоятельная работа по учебнику

Результаты отдалённой гибридизации растений

Гибриды: Слайд6-12

Церападуса Клементины Сливы Тритикале Рафанобрассика

Грейпфрут Земклубника Гранатовая рябина Бельфлер-китайка

Практическое значение гибридизаций:

повышение продуктивности, урожайности

улучшение эстетических качеств

повышение устойчивости к разным факторам

закрепление полезных качеств в потомстве

увеличение биоразнообразия

получение новых качеств, важных для человека

стремление к научному прогрессу.

Преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось осуществить в. начале 20-х годов советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая - редьки.

3. Полиплоидия- кратное увеличение числа хромосом.-( самостоятельно читать по учебнику) благодаря которой выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Таким путем Г. Д. Карпеченко (1935) получил межвидовой капустно-редечный гибрид. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зерна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдаленной гибридизации

Искусственный мутагенез. Естественные мутации сопровождающиеся появлением полезных для человека признаков, возникают очень редко. На их поиски приходится затрачивать много сил и времени. Частота мутаций резко повышается при воздействии мутагенов. К ним относятся некоторые химические вещества а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко обнаруживаются и полезные, которые используются учеными в селекционной работе. Путём воздействия мутагенами в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Радиационным облучением с последующим отбором созданы ценные сорта гороха, фасоли, томатов

Вопрос.

1. Какими признаками отличаются полиплоидные растения?

2. Какие сорта получены?

3. Чем воздействуют на растения и что при этом происходит?

5. Метод клеточной инженерии-

создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования.

Гибридизация соматических клеток. Первый межвидовой гибрид при слиянии протопластов из клеток разных видов табака был получен в 1972 П. Карлсоном (США). Гибриды, полученные при слиянии протопластов, имеют важные отличия от половых гибридов поскольку несут цитоплазму обоих родителей. Возможно создание гибридов, наследующих ядерные гены одного из родителей наряду с цитоплазматическими генами обоих родителей. Особый интерес представляют гибриды растений, несущие цитоплазматические гены устойчивости к различным патогенам и стрессорным факторам от дикорастущих видов или цитоплазматические гены мужской стерильности. Слияние протопластов используют также для получения гибридов с ценными в хозяйственном отношении свойствами между отдаленными видами, которые плохо или вообще не скрещиваются обычным путем. Удалось, например, «ресинтезировать» рапс, являющийся естественным амфидиплоидом между турнепсом и капустой, получить соматический гибрид картофеля с томатами и т. д. При слиянии протопластов создают и новые клеточные линии-продуценты важных соединений.

Выращиваемые на искусственных питательных средах клетки и ткани растений составляют основу разнообразных технологий в сельском хозяйстве. Одни из них направлены на получение идентичных исходной форме растений (оздоровление и клональное микроразмножение на основе меристемных культур, создание искусственных семян, криосохранение генофонда при глубоком замораживании меристеми клеток пыльцы). Другие - на создание растений, генетически отличных от исходных, путем или облегчения и ускорения традиционного селекционного процесса или создания генетического разнообразия и поиска и отбора генотипов с ценными признаками. В первом случае используют искусственное оплодотворение, культуру незрелых гибридных семяпочек и зародышей, регенерацию растений из тканей летальных гибридов, гаплоидные растения, полученные при культивировании пыльников или микроспор. Во втором - новые формы растений создаются на основе мутантов, образующихся in vitro, и трансгенных растений. Таким путем получены растения, устойчивые к вирусам и другим патогенам, гербицидам, растения, способные синтезировать токсины, патогенные для насекомых-вредителей, растения с чужеродными генами, контролирующими синтез белков холодоустойчивости и белков с улучшенным аминокислотным составом, растения с измененным балансом фитогормонов и т. д.

3. Методы селекционной работы И.В Мичурина. (1855-1935)

- выдающийся селекционер- практик, автор 300 сортов плодово - ягодных культур.

(демонстрация коллекции сорт Бере зимняя.)

.

Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдаленных географических мест и скрещивал их друг с другом. Подобными методами вывели такие ценные сорта, как груша Бере зимняя Мичурина (от скрещивания южного сорта груши Бере Рояль и дикой уссурийской груши) и яблоня Бельфлер-китайка (родители: американский сорт Бельфлер желтый и китайская яблоня родом из Сибири).

Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определенный период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приемы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.). Использовался и метод ментора - воспитание на подвое. В качестве привоя он брал как молодое растение, так и почки от зрелого плодоносящего дерева. Этим методом удалось придать желаемую окраску плодам гибрида вишни с черешней под названием "Краса севера". Мичурин применял также отдаленную гибридизацию. Им получен своеобразный гибрид вишни и черемухи - церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. Все мичуринские сорта поддерживают путем вегетативного размножения.

Сущность метода Примеры

1.Биологически отдаленная гибридизация:

а) межвидовая Скрещивание представителей разных видов для получения сортов с нужными свойствами Вишня владимирская X черешня Винклера белая = вишня Краса севера (хороший вкус, зимостойкость)

б) межродовая Скрещивание представителей разных родов для получения новых растений Вишня Х черемуха = Церападус

2. Географически отдаленная гибридизация Скрещивание представителей контрастных природных зон и географически отдаленных регионов с целью привить гибриду нужные качества (вкусовые, устойчивости) Груша дикая уссурийская Х Бере рояль (Франция)=Бере зимняя Мичурина

Отбор Многократный, жесткий: по размерам, форме, зимостойкости, иммунным свойствам, качеству, вкусу, цвету плодов и их лежкостн Продвинуто на север много сортов яблонь с хорошими вкусовыми качествами и высокой урожайностью

3. Метод ментора Воспитание в гибридном сеянце желательных качеств (усиление доминирования), для чего сеянец прививается на растение-воспитатель, от которого эти качества хотят получить. Чём ментор старше, мощнее, длительнее действует, тем его влияние сильнее Яблоня Китайка (под вой)X гибрид (Китайка Х Кандиль-синап) = Кандиль-синап (морозостойкий)

Бельфлер-китайка (гибрид-подвой) X Китайка (привой) = Бельфлер-китайка (лежкий позднеспелый сорт)

4. Метод посредника При отдаленной гибридизации для преодоления нескрещнваемости использование дикого вида в качестве посредника Дикий монгольский миндаль Х дикий персик Давида = миндаль Посредник

Культурный персик X миндаль Посредник = гибридный персик (продвинут на север)

Воздействие условиями среды При воспитании молодых гибридов обращалось внимание на метод хранения семян, характер и степень питания, воздействие низкими температурами, бедной питанием почвой, частыми пересадками Закаливание гибридного сеянца.

5. Отбор наиболее выносливых растений

6. Смешение пыльцы Для преодоления межвидовой нескрещиваемости (несовместимости) Смешивалась пыльца материнского растения с пыльцой отцовского, своя пыльца раздражала рыльце, и оно воспринимало чужую пыльцу

Закрепление знаний.

.

По горизонтали:

- Так называется популяция растений искусственно созданная человеком? (Сорт)

- Как называется метод при котором проводят различные скрещивания организмов? (Гибридизация)

По вертикали:

- В основе этого метода, который используется до сих пор лежит концепция разработанная еще Ч.Дарвиным.

- Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?

- Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?

Тест по теме: «Селекция».

Верно или не верно то или иное суждение

1.Слово «селекция» означает отбор.

2.В основе селекционного процесса лежит естественный отбор.

3.Чистые линии растений получают путем самоопыления.

4. При массовом отборе обязательно учитывают генотип особей, отбираемых для дальнейшего скрещивания

5.Полиплоидию вызывают, воздействуя на клетки колхицином.

6.Инбридинг применяют с целью повышения разнообразия генетического материала.

7. Инбридинг - близкородственное скрещивание.

8.Гетерозисом называют явление перехода генов в гетерозиготное состояние.

1+. 2-. 3+. 4-. 5+. 6-. 7+. 8-.

Выберите один правильный ответ

1.Родиной многих клубненосных растений, в том числе картофеля, является центр...

А. Южноазиатский В. Южноамериканский тропический.

Б. Средиземноморский. Г. Центральноамериканский.

2. Метод выделения отдельных особей среди сельскохозяйственных культур и получения от них потомства называется...

А. Массовым отбором. Б. Межлинейной гибридизацией.

В. Отдаленной гибридизацией. Г. Индивидуальным отбором.

3. Около 90 видов культурных растений, в том числе кукуруза,

происходят из центра...

А. Восточноазиатского. В. Центральноамериканского.

Б. Южноазиатского Г. Абиссинского тропического.

4. Бесплодие межвидовых растительных гибридов возможно

преодолевать с помощью...

А. Гетерозиса. В. Индивидуального отбора.

Б. Массового отбора. Г. Полиплоидии.

5. В селекционной работе с растениями не используют...

А. Отдаленную гибридизацию. Б. Массовый отбор.

В. Испытание производителей по потомству. Г. Индивидуальный отбор.

6. Искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой вид, часто далекий по своему происхожде нию, относится к методам...

А. Клеточной инженерии. Б. Хромосомной инженерии.

В. Отдаленной гибридизации. Г. Генной инженерии.

1в,2г,3в, 4г, 5в,6г.

ИТОГИ УРОКА. выставление оценок