З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 "Лесное хозяйство", 250203 "Садово-парковое и ландшафтное строительство" Новочеркасск 2008




НазваниеЗ. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 "Лесное хозяйство", 250203 "Садово-парковое и ландшафтное строительство" Новочеркасск 2008
страница6/6
Дата публикации05.04.2014
Размер1.07 Mb.
ТипДокументы
zadocs.ru > Биология > Документы
1   2   3   4   5   6
^
Ядерный наследственный материал




Насыщения:

Материнской линии

Отцовской линии




1 / 2

1 / 2

первое

1 / 4

3 / 4

второе

1 / 8

7 / 8

третье

1/16

15/16

четвёртое

1/32

31/32

пятое

1/64

63/64

шестое

1/128

127/128



С каждым скрещиванием у материнской линии остаётся всё меньше сво­их наследственных факторов, они заменяются факторами линии, взятой для на­сыщающего скрещивания. В результате 6 – 7 возвратных скрещиваний и отбора получаются растения, по всем признакам сходные с отцовской линией, но обла­дающих мужской стерильностью.

Их называют стерильными аналогами фертильных линий, использовавших­ся в качестве отцовской формы.

При опылении растений фиртильных линий пыльцой, которая изредка об­ра­зуется у растений стерильных линий, гибриды F1 имеют фертильную пыльцу и при дальнейшем размножении дают растения только с фертильной пыльцой. Следова­тельно, ЦМС не может быть передана через мужское растение, но стой­ко передаётся из поколения в поколение по материнской линии.

Цитоплазма, обуславливающая стерильность пыльцы, получила название ЦИТS (стерильная цитоплазма), а цитоплазма, дающая растения с фертильной пыльцой - ЦИТN (нормальная цитоплазма). Существует локализованный в хро­мосомах доминантный ген Rf (от начальных букв rectoring fertility – восстанав­ливающий фертильность), который не изменяя структуры и специфичности стерильной цитоплазмы, в то же время препятствует её проявлению.

Стерильная цитоплазма проявляет своё действие в сочетании с рецессив­ными аллелями этого гена. Следовательно, только сочетание ЦИТS rf rf может обусловить развитие стерильной пыльцы. Фертильная пыльца образуется на ос­нове нормальной цитоплазмы в сочетаниях ЦИТN Rf Rf , ЦИТN Rf rf и ЦИТN rf rf на основе цитоплазмы ЦИТS Rf rf и ЦИТ Rf rf. Таким образом, наследование ЦМС по материнской линии возможно только в скрещиваниях растений ЦИТS rf rf х ЦИТN rf rf ЦИТS rf rf (стерильность закрепляется).

Скрещивание ЦИТS rf rf х ЦИТN(S) Rf rf даёт половину стерильных и половину фертильных по пыльце растений, а в скрещивании ЦИТS rf rf х ЦИТN(S) Rf Rf все растения будут фертильными, т.е. происходит полное восстановление фертильности.

^ 12.5 Определение стерильных и фертильных растений

Задачи

1. У кукурузы фертильная пыльца образуется на основе нормальной ци­топлазмы (ЦИТN ), а наследственная стерильность пыльцы обусловлена нали­чи­ем стерильной цитоплазмы (ЦИТS ). Доминантный ген Rf восстанавливает фер­тильность, и стерильная цитоплазма проявляет своё действие только в сочета­нии с рецессивными аллелями этого гена (rf rf).

2. Определить соотношение фертильных и стерильных растений в сле­дующих скрещиваниях:

а) ЦИТS rf rf х ЦИТS Rf Rf

б) ЦИТS rf rf х ЦИТN Rf rf

в) ЦИТS Rf rf х ЦИТN Rf rf

г) ЦИТS rf rf х ЦИТN rf rf

2. При скрещивании растения со стерильной пыльцой с растением, у кото­рого пыльца нормальная, получено потомство, в котором 1/2 фертильных и 1/2 стерильных растений. Определить генетическую систему растений отцовской формы.

3. При скрещивании растения со стерильной пыльцой с растением, имею­щим стерильную цитоплазму, получено потомство, целиком состоящее из фер­тильных растений. Определить генетическую систему растения отцовской фор­мы.

4. Какая генетическая система фертильной отцовской линии будет закреп­лять стерильность линии ЦИТS rf rf?

5. Какие генетические системы отцовской линии будут полностью восстанав­ливать фертильность, стерильность по пыльце линии (ЦИТS rf rf)?

6. В каких сочетаниях образуется фертильная пыльца (5 сочетаний)?

7. При каком скрещивании стерильность закрепляется (написать уравне­ние)?

8. При каком скрещивании потомство образует 1 / 2 стерильных и 1 / 2 фер­тильных растений?
13 ^ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОПУЛЯЦИЯХ
Цель занятий: изучить генетические процессы в популяциях.

Задачи: дать определение популяции и ее видам; изучить закон Харди – Вайнберга; определить возможные комбинации гамет в популяции при сво­бодном скрещивании.

Материалы и оборудование: плакат – схема возможных комбинаций в попу­ляции; словарь терминов по генетике, цитологии, селекции, семеноводству и семено­ведению; литература.

^ 13.1 Популяция и ее виды
Ход работы:

а) Студенты дают определение популяции и ее видам.

Популяция – совокупность особей одного вида, заселяющих опреде­лён­ную территорию, свободно скрещивающихся друг с другом и в той или иной степени изолированных от других совокупностей. В практической селекции под популяцией понимают группу особей, имеющих наследственные различия. По­пуляции могут быть следующих видов:

Популяция гибридная – совокупность наследственно различающихся растений, полученная в результате гибридизации.

Популяция естественная – сформировавшаяся под действием естествен­ных факторов.

Популяция идеальная – не существующая в природе популяция, пара­метры которой используются только в математических расчётах популяционной генетики. Такая популяция характеризуется бесконечно большим постоянно сохраняющимся объёмом, панмиксией, свободной от мутаций, действия отбора и внешней среды. Реальность идеальной популяции исключается, поскольку в противном случае исключалась бы эволюция.

Популяция изогенная – все особи которой генетически идентичны в от­ношении определённых генов, т.е. все особи или гомозиготны по этим генам, или все гетерозиготны по ним. Популяция изогенная является следствием инцухта (инбридинга) – это развитие в себе, скрещивание особей, родство меж­ду которыми более тесное, чем родство между особями, случайно взятыми из той же популяции. У перекрёстноопыляемых растений – это принудительное самоопыление, повторяющиеся в большом или меньшем числе последователь­ных поколений, что ведёт к возрастанию гомозиготности и в следствии гомози­готации получают инцухт – линии, называемых также инбредными или само­опылёнными.

Популяция менделевская – совокупность в определённой степени сход­ных по фенотипу и генотипу особей, заселяющих определённый географичес­кий ареал, характеризующихся одинаковым способом размножения, одинаковой наследственной изменчивостью и подверженностью действию отбора и внеш­ней среды. Крайним пределом объёма такой популяции является биологический вид.

Все виды организмов состоят из популяций. ВИД – это основная система­тическая единица, реально существующая в природе, занимающая определён­ный ареал и представляющая совокупность родственных по происхождению особей, качественно отличных от других видов и генов скрещивающихся с ними.

Популяция – это главный структурный элемент вида, форма его сущест­вования в данных условиях. На основе генетических преобразований в попу­ля­ции идут микроэволюционные процессы, завершающиеся видообразованием.

Вид постепенно складывается и приспосабливается отбором к опре­де­лён­ным экологическим условиям на основе генетических преобразований, проис­ходящих в популяциях часто с такой быстротой, что их нельзя объяснить дейст­вием индивидуального отбора.

Приспособление вида к меняющимся условиям среды не сводится к мор­фологическим и физиологическим изменениям отдельных особей или их приз­наков. В эволюции и селекции происходит не просто изменение признаков и свойств организмов, а идёт замена одной нормы реакции генотипа популяции другой.

Вид представляет собой генетически закрытую систему, а популяция – система генетического открытия. Поэтому, процесс видообразования в общей форме сводится к преобразованию генетически открытых систем в генетически закрытые. Несмотря на дискретное строение наследственных единиц, изменчи­вость организмов имеет непрерывный характер, а эволюционный процесс принципиально безграничен. Популяция является его элементарной единицей.

Эволюция организмов совершается путём непрерывной замены в попу­ляции генотипов другими. Генетическая изменчивость складывается из мута­ционной и комбинационной изменчивости. Каждая популяция имеет определён­ный генофонд, генетическую структуру, связанную с составом хромосомного набора и относительным качеством разных генов. Генетическая структура попу­ляции определяет её свойства. На формирование и обособление популяций, их структуру оказывают влияние многие факторы: интенсивность и направление отбора, способ размножения, миграции, характер и темп мутационной изменчи­вости, численность особей, различные виды изоляции и др., главным из них является отбор, а также способ размножения.

Популяция – это единая система обмена генетической информацией между составляющими её особями. С. С. Четверяков отмечал, что вид, как губка, впитывает гетерозиготные геновариации, оставаясь при этом внешне (фенотипически) одно­род­ным. За внешним однообразием популяции скрыто огромное разнообразие её гене­тического материала. Благодаря этому популяция приобретает высокую пластич­ность для приспособления к постоянно меняющимся условиям существования.
^ 13.2 Закон Харди – Вайнберга
б) Студенты изучают генетические процессы в популяциях на основании за­кона Харди-Вайнберга, который гласит, что если популяция находится в равнове­сии, то частота генотипов и генов у родителей и потомства не меняется. Под "равновесием" понимается отсутствие изменений частот генотипов в последователь­ных поколениях одной популяции.

Особое состояние равновесия описывается с помощью закона или правила Г. Харди-Вайнберга (математик Г. Харди и немецкий врач Н. Вайнберг) которому подчиняется частота распределения гетерозигот в свободно скрещивающейся популяции, и выразили его в виде алгебраической формулы. Оказалось, что час­тота членов пары аллельных генов в популяции распределяется в соответствии с коэффициентом разложения бинома Ньютона (P+g)2.

Закон Харди – Вайнберга выражает вероятностные распределения геноти­пов в любой свободно скрещивающейся популяции. Но действие этого закона предполагает выполнение ряда обязательных условий:

1) популяция имеет неограниченно большую численность;

2) все особи в популяции могут совершенно свободно скрещиваться;

3) гомозиготные и гетерозиготные по данной паре аллелей особи одинаково плодовиты, жизнеспособны и не подвергаются отбору;

4) прямые и обратные мутации происходят с одинаковой частотой или они так редки, что ими можно пренебречь.

Совершенно очевидно, что все эти условия в реально существующих попу­ля­циях не выполнимы, и закономерности, установленные Харди и Вайнбергом, правди­вы только для идеальной популяции. Но этот закон является основой для анализа динамики генетических преобразований, совершающихся в реальных естественных популяциях при нарушениях, вызванных действием эволюционных факторов: отбора при возникновении мутаций; ограничений численности особей и т.д.
^ 13.3 Комбинации гамет в популяции при свободном скрещивании
в) Зная генетические процессы, происходящие в популяциях, студенты опре­деляют возможные комбинации гамет при свободном скрещивании. При этом, расп­реде­ле­ние аллелей в неограниченно большой популяции при свободном скрещи­ва­нии, от­сутствии отбора и без возникновения мутаций устанавливается на основе кон­цент­рации генов, имеющихся в популяции. Концентрация генов – относительная час­тота их в популяции.

Например, рассмотрим соотношение генотипов в популяции по одной па­ре аллельных генов А и а. Выразим частоту гена А величиной р, а частоту его рецессивного аллеля, а - через g. Поскольку каждый ген одной аллельной пары может быть либо А, либо а, их частота P+g = 1.

Следовательно, зная частоту одного гена, можно легко вычислить частоту другого. Так, если частота гена А равна р, то частота гена а, будет равна 1 – р. В связи с равномерным распределением генов между особями у них образуется р яйцеклеток с геном А и g спермиев с геномом а. Так как скрещивание проис­ходит свободно, равновероятно сочетание между собой всех указанных женских и мужских гамет и определение их возможных комбинаций на основании таб­лицы 8.
Таблица 8 - Возможные комбинации гамет в популяции при свободном

скрещивании




Спермии


Яйцеклетки


рА



А

р А

р2 А А

р g А а

g а

р g А а

g2 а а


Из таблицы 8 следует, что р2(АА) : 2рg (Аа) : g2 (аа) = 1, где:

р, g – частота генотипов в популяции для одного моногенного признака. И это соотношение сохраняется в популяции из поколения в поколение. Это алгеб­раи­ческое выражение и представляет собой формулу закона Харди-Вайнтберга, из которой следует, что:

  1. число гомозиготных доминантных особей равно квадрату частоты доми­нантного гена (р2);

  2. число гомозиготных рецессивных особей равно квадрату частоты рецес­сивного гена (g2);

  3. число гетерозиготных особей равно удвоенному произведению частот обеих аллелей (2рg).

По закону Харди – Вайнберга в свободно скрещивающейся популяции исходное соотношение в потомстве гомозигот (доминантных и рецессивных) и гетерозигот ос­таётся постоянным.
14 ^ ГЕНОФОНД ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ
Цель работы: изучить генофонд лесных фитонцидов.

Задачи: дать определение генофонду и его характеристикам; знать лесные ге­нетические объекты генофонда; изучить методы консервации генетических ресур­сов и формы их сохранения.

Материалы и оборудование: таблица площадей лесных резерватов и ви­ды деятельности в них, литература.
^ 14.1 Генофонд лесных фитоценозов и его характеристики
Ход работы:

а) Студенты дают определение генофонду и его характеристикам.

Генофонд – это совокупность генов одной популяции, в пределах которой они характеризуются определённой частотой встречаемости. Это понятие расп­ространено на группу особей, географическую расу и даже вид.

Для успешного долговременного селекционного улучшения лесных дре­весных пород необходимо иметь широкую генетическую базу или значи­тель­ный генофонд.

Генофонд древесных растений обследуется в настоящее время путём изучения генетической структуры популяций основных лесообразователей, активно изучается его динамика и использование. При выборе признаков, фенотипическое проявление которых могло бы дать информацию о генофонде популяции, большое значение имеют два показателя: генетический и экономический.

Генетическая характеристика генофонда включает степень наследуе­мости признаков, выражающую сущность фенотипической ценности популя­ции.

Экономическая характеристика генофонда имеет важное значение при изу­чении генофонда по хозяйственно-ценным признакам, но уверенно прогнозировать экономическую ценность многих признаков для будущего – невозможно.

Для сохранения генофонда необходимо взять под государственную защиту и охрану различные объекты естественного и искусственного происхождения: заповед­ники или резерваты, национальные и природные парки, заказники, ботанические сады, дендрологические парки и дендрарии, семенные насаждения и семенные плантации, плюсовые деревья, клоновые архивы, географические и экологические культуры, архивы семян и пыльцы.

Лесные генетические резерваты – это участки леса, выделенные в природ­ных популяциях – в лесных культурах, созданных из местных семян, отражающие их генофонд и предназначенные для неограниченного во времени сохранения генети­ческого фонда соответствующих видов.

Площадь резерватов зависит от лесорастительной зоны и уникальности дре­востоев.

б) Используя данные таблицы 9, студенты определяют площадь резерватов в зави­симости от лесорастительной зоны, объект и намечают вид его деятельности.
Таблица 9 – Площади лесных резерватов и виды деятельности в них


Лесорастительные зоны

Охранная (защитная) зона, м

Площадь резервата, га

Разрешенный вид деятельности

Леная

50-100

300-1000

Сбор семян, пыльцы, че­ренков, защита от массо­вых вредителей и болез­ней; удаление в противо­пожарных целях сухос­той­ных, ветровальных, буре­ломных и сильно повреж­денных вредите­лями и бо­лезнями де­ревьев

Лесостепная

100-150

100-600

Степная

150-200

100-500

Горные леса

150-200

100-1000



^ 14.2 Методы консервации генетических ресурсов и формы их сохранения
в) На основании вышеизложенного студенты изучают методы консервации ге­нети­ческих ресурсов, которые делятся на два основных направления:

Методы консервации генетических ресурсов:

1. Консервация in situ деревьев и насаждений в естественных популяциях, т. е. в местах их извечного проживания.

2. Консервация ex situ, или сохранение генов в искусственных условиях, т. е. не в месте их естественного проживания.

Следует заметить, что одни группы растений могут сохраняться только in situ, другие – только ex situ, третьи – обоими методами.

К методам консервации можно отнести географические происхождения, экоти­пы и популяции, а также сохранение признаков индивидуальных деревьев.

Консервация in situ заключается в выделении их эксплуатации и сохранении насаждений желательных видов или их комплексов с целью предотвращения даль­нейших потерь генофонда от причин, связанных с деятельностью человека. Основ­ное преимущество метода заключается в сохранении экосистем, т.к. других эффек­тивных методов, кроме сохранения in situ не существует.

Недостатки – быстрое исчезновение желательной структуры охраняемых на­саждений ввиду динамических изменений, имеющих место во всех насаждениях.

Консервация ex situ связана с определенной техникой вегетативного размно­жения (черенкование, прививка, корневые отпрыски и др.). Это позволяет значитель­но уменьшить площади, необходимые для сохранения желательного генетического материала.

г) Изучив методы консервации, студенты знакомятся с формами сохране­ния гено­фонда, которые включают:

1. Выделение лесных генетических резерватов (популяций);

2. Отбор и сохранение отдельных ценных насаждений и деревьев;

3. Создание коллекционных культур и клоновых архивов;

4. Длительное сохранение ценных генотипов в виде семян, меристем, пыльцевых зёрен, что возможно в специальных хранилищах генов (банки семян, пыльцевых зёрен, меристем, соматических тканей).

Такие хранилища могут создаваться или в научных учреждениях, или под их контролем.

К группе уникальных деревьев можно отнести деревья реликтовых форм (сосна меловая, идеальный дуб "Шипова леса" и др.), а также редкие деревья местных видов с необычными признаками (пирамидально - кипарисовая форма сосны, плакучая, пёстролистная, иволистная форма дуба и др.)
15 ^ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ
Цель работы: изучить генетические основы адаптации растений.

Задачи: дать определения понятиям адаптация, адаптивность и адаптивные признаки; изучить виды адаптации; знать адаптивные свойства отдельных генотипов и экологические факторы, влияющие на них.

Материалы и оборудование: плакат-схема реакции культур сосны обыкно­венной на засуху 197-73 г.г. в республике Марий Эл, литература.
^ 15.1 Адаптация и ее виды
Ход работы:

а) Студенты дают определение понятию адаптация, под которой понимается про­цесс любых изменений в структуре или функциях организма, обеспечивающих спо­собность к существованию. При этом устойчивость организма зависит от их адап­та­ции к окружающей среде.

Различают понятия адаптация и адаптивность.

Адаптация – это способность организмов жить и размножаться в данных условиях среды.

Адаптивность – это способность к адаптации (приспособлению) в опре­де­лённых границах условий внешней среды.

Те структурные изменения организма, которые увеличивают его жизнеспо­соб­ность, выживаемость, темп размножения, называются адаптивными признаками.

Организмы на протяжении всей своей жизни приобретают определённую норму реакции на изменение условий окружающей среды. В связи с этим раз­ли­чают адаптацию генотипическую и модификационную.

Генотипическая адаптация – это адаптация, при которой изменение гено­ти­па обеспечивает образование новой нормы реакции и гармоничное приспо­соб­ление индивида к новым экологическим условиям.

Модификационная адаптация – это адаптация, позволяющая организму в пределах сложившейся нормы реакции оставаться жизнеспособным и про­ду­ци­ровать потомство в новых условиях среды.

Кроме этого различают онтогенетическую адаптацию, которая характе­ри­зует приспособительные изменения в период индивидуального развития ор­га­низма.

Филогенетическая адаптация – это результат естественного отбора в ряде по­ко­лений.
^ 15.2 Адаптивные свойства и экологические факторы
б) Студенты описывают адаптивные свойства отдельных генотипов, используя следующие понятия:

Пластичность организма – это его способность проявлять определённые различия в зависимости от условий среды. Стабильность организма – это его способность сохранять свои признаки в варьирующих условиях среды неизменными. Устойчивость организма – это способность его сопротивляться воздействиям неблагоприятных факторов среды.

Устойчивость растений оценивается на провокационном фоне. Например, зи­мостойкость можно оценить, подвергнув растения воздействию холода, засухоус­тойчивость – на фоне засухи, устойчивость к патогенам – в очагах их действия и т.д.

Зная адаптивные свойства, студенты знакомятся с экологическими факторами, влияющими на растения, которые делятся на 3 группы: абиотические, биоти­чес­кие и антропогенные.

Абиотические – это факторы, связанные с воздействием на растения кос­ной природы. К ним относятся климатические (температура, влага, свет, состав воздуха, ветер и т. д.), эдафические или почвенно – грунтовые (мех. состав поч­вы, её физические и химические свойства) и орографические (факторы рельефа: высота над уровнем моря, крутизна склона, экспозиция) факторы.

Биотические – это факторы, связанные с жизнедеятельностью биологи­ческих организмов (растений, животных, микроорганизмов).

Антропогенные – факторы, связанные с деятельностью человека.

Все эти факторы действуют в комплексе.

в) На основании рисунка 14 студенты определяют реакцию культур сосны обыкно­венной на засуху 1972-73 г.г. в республике Марий Эл и строят линию рег­рес­сии (век­тор) по лимитирующему фактору.

Рисунок 14 – Реакция культур сосны обыкновенной на засуху 1972-73 г.г. в республике Марий Эл
В качестве лимитирующего экологического фактора у 6 – 9 – 12 – 15 лет­них культур сосны обыкновенной принята влагообеспеченность.

С точки зрения внутривидового полиморфизма представляют интерес 4% усохших растений с нормальной корневой системой и 20% здоровых, но с сильно деформированными корнями. Вектор между этими группами растений представляет собой направление возрастания засухоустойчивости.

На основании диагностики устойчивости сосны обыкновенной к небла­гопри­ятным факторам разработана концепция оценки растений по поведению адаптив­но высокозначимых признаков на фоне градиента лимитирующего экологичес­кого фактора.

Суть её в следующем. Если поместить генотипически одинаковые расте­ния в экологический ряд, где ступени лимитирующего фактора расположены от пессимума до оптимума, то фенотип признака образует линию регрессии. По­мещенные в эти условия растения разных генотипов, по фенотипу образуют ряд линий регрессии, различающихся между собой, например векторов (направ­ление и угол наклона). Чем больше различаются линии регрессии, тем сущест­веннее различия между геноти­пами по реакции на изменения экологического фактора.
16 ^ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
Цель работы: изучить разделы генетической инженерии.

Задачи: дать определение генной и геномной инженерии и методам их ре­шения; ознакомиться с понятиями векторная трансформация, генети­ческие эле­менты, трансгенные организмы, тотипотентность.

Материалы и оборудование: плакаты-схемы разделов генетической ин­жене­рии и генети­ческой колонизации высшего растения бактерией A. tume­faciens, лите­ратура.

^ 16.1 Генетическая инженерия и ее разделы
Ход работы:

а) Студенты дают определение генети­ческой инженерии, которая зак­лючает­ся в целенаправленном изменении наследственных свойств животных и растений путём синтеза, т. е. создания действующих генов искусственным пу­тём, или извле­че­ния генов из одних организмов и введением их в клетки других организмов.

Генетическая инженерия состоит из 2 – х разделов: генной и геномной инже­нерии.

На основании таблицы 9 студенты изучают разделы генетической инже­нерии и методы их решения, при которых генная инженерия методами in vitro решает задачи введения в геном реципиентной клетки одного или нескольких чужеродных генов. В этом случае видовая принадлежность не меняется, но поя­вляются не свойственные им признаки.

Геномная инженерия осуществляет более глубокое вмешательство в ге­ном, вплоть до создания новых организмов. Методы решения таких задач раз­личны.
^ 16.2 Векторная трансформация и генети­ческие элементы

(плазмиды, эписомы)
б) Студенты знакомятся с понятием векторная трансформация, в основе ко­торой используются векторные молекулы или векторы. В качестве векторов приме­няют плазмиды.

Векторы – это молекулы ДНК, способные переносить включённые в них гены в клетку. Плазмиды – это внехромосомные факторы наследственности, ге­нетические элементы, способные стабильно существовать в клетке в автоном­ном, не связанном с хромосомами состоянии. Плазмиду, способную объеди­нят­ся с хромосомами, назы­вают эписомой.

Практическое использование векторов в селекции растений относится к пос­ледним десятилетиям и связано с Ti плазмидой. Ti - плазмиды – это коль­це­вые мо­лекулы ДНК. Например, почвенная бактерия – агробактериум тумефа­ци­енс спо­собна вызывать опухолевые заболевания у некоторых представителей го­лосе­мен­ных и у большинства двудольных покрытосеменных растений. Клетки расти­тельных опухолей интенсивно растут на искусственных средах и при этом не нуждаются в добавлении фитогармонов, в отличие от клеток нормальных тка­ней. Плазмиды проникают из бактерий в клетки растения и часть ДНК Ti – плаз­миды, так называемая Т – ДНК, вызывает:

1. Образование опухоли;

2. Гиперпродукцию фитогармонов;

Синтез ряда производных аминокислот (опины).

На основании изучения, студенты описывают образования опухоли у рас­тения в следствии его генетической колонизации бактерией А. temefaciens (рису­нок 15).

Таблица 9 - Разделы генетической инженерии (В. Н. Рыбчин, 1999 г.)


Генная инженерия

Содержание

Этапы

"Инструментарий"

Методы переноса генов

Конструирование организмов с не свойственными данному виду признаками

In vivo:

Извлечение генов, их перенос и закрепление в новом генетическом окружении, экспрессия генов
In vitro:

Синтез или выделение генов; модификация генов, замена промо­торов, локализованный мутагенез; присоеди­не­ние генов к векторным молекулам; их клони­рование и экспрессия


Вирусы, плазмиды и транспозоны
Рестриктазы и дру­гие нуклеазы, ДНК – лигаза, обратная транск­риптаза и другие ДНК – и РНК - полимеразы. Век­торы, адаптеры, полинкеры, зонды и т.д.


Трансдукция, коньюгация, транспозиция, слияние про­топ­ластов

Трансформация (химическая, электропорация, ускоренными частицами, ли­посомами), мик­роинъекция в ядра эукариот

Геномная инженерия

Содержание

Объект

Методы конструирования

Конструирование организмов новых видов

Вирусы
Клетки прокариот

Клетки эукариот

Рекомбинация ^ In vivo и In vitro
Межвидовая коньюгация и слияние протопластов
Слияние растительных протоплас­тов и животных клеток, введение в клетки изолированных хромосом, микроинъекция хромосом ядра, пе­ренос изолированных митохондрий и хлоропластов


По рисунку 15 можно сделать выводы о том, что опухоль возникает вследствие нарушения баланса фитогармонов, от которого зависит нормальный морфогенез рас­тения. Опины, выделяемые клетками опухоли, бактерия исполь­зует в качестве источ­ника углерода и азота, прочие только в том случае, когда A. tumefaciens содержит Ti – плазмиду, заразившую клетки растения.


А - A tumefaciens существует в ризосфере растения;

Б – в клетках бактерии наряду с хромосомой содержится

Ti – плазмида;

В - Ti – плазмида проникает в геном растения и

Т – ДНК встраивается в геном растения;

Г – это приводит к образованию опухоли и синтезу опинов.
Рисунок 15 - Генетическая колонизация высшего растения бактерией

A. tumefaciens
в) Студенты знакомятся с понятием трансгенные организмы, которые можно по­лу­чить, благодаря созданию на базе Ti – плазмид векторов, способных интегри­роваться в растительные хромосомы.

Это дало возможность вводить в клетки растений чужеродные гены и по­лу­чать из одной единственной клетки сформировавшееся растение. Организмы, в которых чужеродные гены обнаруживаются во всех клетках, включая, поло­вые, называются трансгенными. Они обладают свойством передавать придан­ные им новые признаки своему потомству.

Одним из продуктивных направлений генетической инженерии примени­тель­но к растениям стала клеточная инженерия растений. Она основана на тотипо­тен­тности клеток, что означает сохранение их способности к делению даже в зрелом состоянии. Эта способность проявляется при культивировании растительной ткани в среде, содержащей необходимые питательные вещества и факторы роста.

Масштабы работ по генетической инженерии к настоящему времени приобрели такой размах, что вызывает обеспокоенность экологических и политических орга­ни­заций в отношении негативных последствий трансгенных методов этой науки.

ЛИТЕРАТУРА
1. Гуляев, Г.В. Генетика [Текст] / Г.В. Гуляев: учебник для вузов. – М.: Колос, 1984. - 351 с.

2. Инге-Вечтомов, С.Г. Генетика с основами селекции [Текст] / С.Г. Инге-Вечтомов. – М.: Высшая школа, 1989. - 283 с.

3. Кайданов, Л.З. Генетика популяций [Текст] / Л.З. Кайданов: – М.: Высшая школа, 1996. - 320 с.

4. Любавская, А.Я. Лесная селекция и генетика [Текст] / А.А. Любавская: учебник для вузов. – М.: Лесная промышленность, 1982. - 288 с.

5. Айгала Ф. Современная генетика [Текст] / Ф. Айгала, Дж. Кайгер. – М.: Мир, 1987.

6. Котов, М.М. Генетика и селекция [Текст] / М.М. Котов: часть I, учебник для вузов. – Йошкар-Ола: Мар ГТУ, 1997. - 280 с.

7. Котов, М.М. Генетика и селекция [Текст] / М.М. Котов: часть II, учебник для вузов. – Йошкар-Ола: Мар ГТУ, 1997. - 108 с.

8. Дубинин, Н.П. Общая генетика [Текст] / Н.П. Дубинин. – М.: Наука, 1970. - 488 с.

9. Вахтин, Ю.Б. Генетика самотических клеток [Текст] / Ю.Б. Вахтин. – А.: Наука, 1974. - 258 с.

10. Иоганнсен В.О. О наследовании в популяциях и чистых линиях [Текст] / В.О. Иоганнсен. – М.- Л.: Сельхозгиз, 1935. - 78 с.

11. Гуляев, Г.В. Словарь терминов по генетике, цитологии, селекции, семе­но­водству и семеноведению [Текст] / Г.В. Гуляев, В.В. Мальченко. – М.: Россельхозиздат, 1975. - 215 с.

12. Царев, А.П. Генетика лесных древесных пород [Текст] / А.П. Царев, С.П. Погиба, В.В. Теренин: Учебник для вузов. – Петрозаводск: ПГУ, 2000. - 340с.

Учебно-методическое издание

Малышева Зинаида Георгиевна


Г Е Н Е Т И К А



ПРАКТИКУМ

для студентов специальностей 250201 – "Лесное хозяйство",

250203 "Садово-парковое и ландшафтное строительство"

Компьютерная верстка С.Ю. Королевой

Подписано к печати 30.06.08 Формат 60 × 84 1/16

Объем 2,9 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Типография НГМА, 346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111
1   2   3   4   5   6

Похожие:

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconКругляк, В. В. Садово-парковое искусство [Текст]: методические указания...
Кругляк, В. В. Садово-парковое искусство [Текст]: методические указания для выполнения курсовой работы по специальности 250203 –...

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconМетодические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв»
«Ландшафтная архитектура» специальностей 250700 – Лесное хозяйство и Садово-парковое

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconПрограмма второй производственной практики для студентов специальности...
Программа предназначена для практической подготовки студентов IV курса специальности 250201. 65 «Лесное хозяйство». Приведены цели...

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconМетодические указания к учебной практике по почвоведению для студентов...
Практике по почвоведению для студентов лесохозяйственного факультета очного образования направлении подготовки бакалавров: «Ландшафтная...

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconВ. Лесное и садово-парковое строительство
Требования законодательных, нормативных и правовых документов в области защиты населения и территорий от чс техногенного и природного...

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconУчебно-методическое пособие к выполнению расчетно-графической работы...
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconМетодическое пособие для студентов очного обучения направлении подготовки...
«Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»/ Брян гос инженер технол акад.; сост.: З. Н. Маркина, В. И. Шошин, Л. А. Соколов,...

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconУчебно-методическое пособие по дисциплине «Почвоведение»
«Почвоведение» для студентов лесохозяйственного факультета по направлению 656200 «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» /Брянск...

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconДокладчик, тема доклада
Е. В. Голосова Садово-парковое искусство Китая и его влияние на ландшафтное искусство Японии и Англии

З. Г. Малышева генетик а практикум для студентов специальностей 250201 \"Лесное хозяйство\", 250203 \"Садово-парковое и ландшафтное строительство\" Новочеркасск 2008 iconМетодические указания к выполнению практических занятий для студентов...
Шошин, В. И., Прутской, А. В. Гидротехнические мелиорации (Часть III. Орошение и водоснабжение): методические указания к выполнению...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов