Методы селекции. Генномодифицированные продукты

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ БРЕСТСКОГО ОБЛИСПОЛКОМА

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

“ БРЕСТСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ  ” 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

по дисциплине «Охрана окружающей среды и энергосбережение» 
 

                                              _

2011

    Вопросы

1. Методы селекции
2. Генномодифицированные продукты

    1.Селе́кция — наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.

    Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII в. отбор происходил бессознательно то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

    Только  в последнее столетие человек, еще  не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

    Однако  методом отбора человек не может  получить принципиально новых свойств  у разводимых организмов, так как  при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию, а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.

    Генетика является теоретической основой селекции, так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. В результате применения знаний по генетике на практике удалось создать более 10000 сортов пшеницы на основе нескольких исходных диких сортов, получить новые штаммы микроорганизмов, выделяющих пищевые белки, лекарственные вещества, витамины и т. п.

    К задачам  современной селекции относится  создание новых и улучшение уже  существующих сортов растений, пород  животных и штаммов микроорганизмов.

    Многолетняя селекционная работа позволила вывести  много десятков пород домашних кур, отличающихся высокой яйценоскостью, большим весом, яркой окраской и т. п. А их единый предок — банкивская кура из Юго-Восточной Азии. На территории России не растут дикие представители рода крыжовник. Однако на основе вида крыжовник отклоненный, встречающийся на Западной Украине и Кавказе, получено более 300 сортов, многие из которых прекрасно плодоносят в России.

    Выдающийся генетик и селекционер академик Н. И. Вавилов писал, что селекционеры должны изучать и учитывать в своей работе следующие основные факторы: исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных; наследственную изменчивость; роль среды в развитии и проявлении нужных селекционеру признаков; закономерности наследования при гибридизации; формы искусственного отбора, направленные на выделение и закрепление необходимых признаков.

    Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез.

    Отбор. В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор. В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.

    Массовый  отбор — это выделение группы особей по внешним (феноти-пическим) признакам без проверки их генотипа. Например, при массовом

    отборе  из всей популяции кур той или иной породы в хозяйствах оставляют для размножения птиц с яйценоскостью 200—250 яиц в год, живой массой не менее 1,5 кг, определенной окраски, не проявляющих инстинкта высиживания и т.д. Все остальные куры выбраковываются. При этом потомство каждой курицы и петуха оценивается только по фенотипу.

    Основными достоинствами данного метода являются его простота, экономичность и  возможность сравнительно быстрого улучшения местных сортов и пород, а недостатком — невозможность  индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.

    При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.

    Значение  индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного  производства, где имеется возможность  получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35 000 телят. Для длительного сохранения семени используют метод глубокого замораживания. Уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами. Такая сперма используется в селекционной работе.

    Отбор в селекции наиболее эффективен при  сочетании с определенными типами скрещивания.

    Методы  гибридизации (типы скрещивания) в селекции. Все разнообра зие типов скрещивания сводится к инбридингу и аутбридингу. Инбридинг — это близкородственное (внутрипородное или внутрисортовое), а аутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание.

    При близкородственном скрещивании (инбридинге) в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец— дочь, мать—сын, двоюродные братья—сестры и т.д.). Этот тип скрещивания применяется в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков (рис. 8.4).

    Вместе  с тем, при инбридинге часто наблюдается  снижение жизнеспособности растений и  животных, их постепенное вырождение, обусловленное переходом в гомозиготное состояние рецессивных мутаций, которые преимущественно являются вредными.

    Неродственное скрещивание (аутбридинг) позволяет  поддерживать свойства или улучшать их в ряду следующих поколений  гибридов. Это связано с тем, что  при аутбридинге вредные рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние и гибриды первого поколения часто оказываются более жизнеспособными и плодовитыми, чем их родительские формы. На основе аутбридинга получают гетерозисные формы.

    Гетерозис (от греч. heterosis — изменение, превращение) — это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами. В последующих поколениях его эффект ослабевает и исчезает.

    Классическим  примером проявления гетерозиса является мул — гибрид лошади (кобылы) и осла (самца). Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

    Подобное  явление широко известно и среди  растений. Так, валовые сборы зерна  гетерозисного гибрида кукурузы были на 20—30% выше, чем родительских организмов (рис. 8.5).

    Гетерозис широко используется в селекции растений и животных для повышения их продуктивности, а также в промышленном птицеводстве (например — бройлерные цыплята) и  свиноводстве.

    Автополиплоидия и отдаленная гибридизация. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется ряд методов по искусственному получению полиплоидов. Метод автополиплоидии (кратного увеличения числа наборов хромосом одного вида) приводит к увеличению размеров клеток и всего растения в целом. Полиплоиды по сравнению с исходными диплоидными организмами, как правило, имеют большую вегетативную массу, более крупные цветки и семена (рис. 8.6, 8.7). Полиплоидные формы жизнеспособнее диплоидных. Около 80% современных культурных растений являются полиплоидами.

    Ценные  результаты дает также метод отдаленной гибридизации. В его основе лежит явление аллополиплоидии — изменение числа наборов хромосом на основе скрещивания организмов, относящихся к разным видам и даже родам. Например, получены межвидовые гибриды капусты и редьки, ржи и пшеницы, пшеницы и пырея и др. Гибридизация пшеницы (ТгШсит) и ржи ( Sekale )позволила получить ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Они обладают высокой урожайностью пшеницы, зимостойкостью и неприхотливостью ржи, устойчивостью ко многим болезням.

    Получение полиплоидных пород животных и внедрение  их в практику сельского хозяйства  — дело будущего.

    Мутагенез. В последние десятилетия во многих странах мира ведется работа по получению индуцированных мутантов. Так, у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.) были выделены мутанты, индуцированные рентгеновскими лучами. Они отличаются не только повышенной урожайностью зерна, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке урожая. Кроме того, короткая л прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера и массы зерен без опасения, что повышение урожая приведет к полеганию растений.

    Достижения современной селекции. За последние 100 лет усилиями селекционеров урожайность зерновых культур была повышена почти в 10 раз. Сегодня в ряде стран получают рекордные урожаи риса (100 ц/га), пшеницы, кукурузы и др.

    Созданы прекрасные сорта пшеницы российскими селекционерами П.П. Лукьяненко (Безостая 1, Аврора, Кавказ), А.П. Шехурдиным и В.Н. Мамонтовой (Саратовская 29, Саратовская 36, Альбидум 43 и др.), В.Н. Ремесло (Мироновская 808, Юбилейная 50). Эти сорта отличаются высокой урожайностью, устойчивостью к полеганию, хорошими хлебопекарными и мукомольными качествами в различных климатических зонах.

    Российский  академик B . C . Пустовойт всего за 25 лет добился увеличения мае  личности различных сортов подсолнечника  на 20%. Им созданы сорта, масличность  которых достигает 54—59%. Кроме того, за эти годы урожай семянок вырос в три раза, а сбор масла увеличен вчетверо.

    Большие успехи достигнуты и селекционерами Беларуси. Учеными Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства (на базе которого в 1993 г. создано три института — БелНИИ плодоводства, БелНИИ овощеводства и БелНИИ картофелеводства) с 1925 по 1995 г. выведено 69 сортов картофеля, более 70 сортов овощных, 124 сорта плодовых и 23 сорта ягодных культур.

    Под руководством и при непосредственном участии академика П.И. Альсмика выведены хорошо зарекомендовавшие  себя сорта картофеля — Темп, Докшицкий, Разваристый, Агрономический, Огонек, Зубрёнок, Белорусский ранний, Ласунак, Орбита, Белорусский-3, Синтез и др.

    В последние годы в республике районировано более 20 сортов картофеля с потенциальной  урожайностью 500—700 ц/га, повышенным содержанием  сухих веществ, устойчивых к болезням и вредителям, с высокими дегустационными  качествами, пригодных для переработки  на пищевые полуфабрикаты.

    Широкую популярность в республике и соседних странах получили белорусские сорта  ягодных культур, автором которых  является доктор сельскохозяйственных наук А. Г. Волузнев. Наиболее распространенными  из них являются сорта черной смородины — Белорусская сладкая, Кантата, Минай Шмырев, Памяти Вавилова, Катюша, Партизанка; красной смородины — Ненаглядная; крыжовника — Яровой, Щедрый, земляники — Минская, Чайка.

    Селекционерами  Беларуси (Э.П. Сюба-рова, А.Е. Сюбаров  и др.) выведено 24 сорта яблони — Антей, Белорусская малиновая, Банановое, Белорусский синап, Минское и др.; 8 сортов груши — Белоруска, Маслянистая лошицкая, Белорусская поздняя, Бере лошицкая и др.; 9 сортов сливы — Ранняя лошицкая, Нарач, Кромань и др.; 9 сортов вишни — Вянок, Новодворская и др.; 15 сортов черешни — Золотая лошицкая, Красавица и многие другие.

    Белорусскими  селекционерами выведено и районировано множество сортов зерновых и зернобобовых, технических и кормовых растений. Селекционные работы в теоретическом  и практическом направлении по этим культурам ведутся в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси, в Белорусской сельскохозяйственной академии (г. Горки Могилевской обл.), Белорусском НИИ земледелия и кормов (г. Жодино Минской обл.), Гродненском зональном НИИ сельского хозяйства, на областных государственных опытных станциях.

    Достигнуты  также значительные успехи в создании новых и улучшении уже существующих пород животных. Так, костромская  порода крупного рогатого скота отличается высокой молочной продуктивностью, которая достигает более 10 тыс. кг молока в год. Сибирский тип российской мясошер-стной породы овец характеризуется высокой мясной и шерстной продуктивностью. Средняя масса племенных баранов составляет 110—130 кг, а средний настриг шерсти в чистом волокне — 6—8 кг. Немалые достижения имеются также в селекции свиней, лошадей, кур и других животных.

    В результате длительной и целенаправленной селекционно-племенной работы белорусскими учеными и практиками выведен  черно-пестрый тип крупного рогатого скота, обеспечивающий в хороших условиях кормления и содержания удои по 4—5 тыс. кг молока в год жирностью 3,6—3,8%. Генетический же потенциал молочной продуктивности черно-пестрой породы составляет 6,0—7,5 тыс. кг молока за лактацию. В хозяйствах Беларуси насчитывается около 300 тыс. голов скота этого типа.

    Специалистами селекционного центра БелНИИ животноводства созданы белорусская черно-пестрая  порода свиней и белорусский внутрипород-ный  тип свиней крупной белой породы. Эти породы свиней отличаются тем, что животные достигают живой массы 100 кг за 178—182 дня при среднесуточном приросте на контрольном откорме свыше 700 г, а приплод составляет 9—12 поросят за опорос.

    Продолжается  селекционная работа по укрупнению, повышению  скороспелости и работоспособности  лошадей белорусской упряжной группы, улучшению продуктивного потенциала овец по настригу шерсти, живой массе и плодовитости, по созданию линий и кроссов мясных уток, гусей, высокопродуктивной породы карпа и др.

    Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез. Отбор в сочетании с генетическими методами позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. Основными методами гибридизации в селекции являются инбридинг — близкородственное (внутрипородное или внут-рисортовое) и аутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание. Кроме того, при создании новых сортов растений селекционерами широко используются методы автополиплоидии и отдаленной гибридизации. 
 

    2.Генети́чески модифици́рованный органи́зм (ГМО) — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Такие изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутагенеза.

    Разработка  ГМО некоторыми учеными рассматривается  как естественное развитие работ  по селекции животных и растений. Другие же, напротив, считают^[1][2][3] генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО — это не продукт искусственного отбора, то есть постепенного выведения нового сорта (породы) организмов путем естественного размножения, а, фактически, искусственно синтезированный в лаборатории новый вид.

    Во многих случаях использование трансгенных  растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при нынешнем размере населения планеты только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи. Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путем, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

    Трансгенными (генномодифицированными) называют те виды растений, в которых успешно функционирует ген (или гены), пересаженные из других видов растений или животных. Делается это для того, чтобы растение-реципиент получило новые удобные для человека свойства: повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться. Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай, чем их природные аналоги.  

    Генетически измененный продукт получают, когда выделенный в лаборатории ген одного организма пересаживается в клетку другого. Вот примеры из американской практики: чтобы помидоры и клубника были морозоустойчивее, им «вживляют» гены северных рыб; чтобы кукурузу не пожирали вредители, ей могут «привить» очень активный ген, полученный из яда змеи.

    В прессе часто можно услышать о том, что  очередная страна запрещает использовать в пищу генетически модифицированные продукты. Многих ученых сегодня интересует вопрос о том, как модифицированные продукты могут повлиять на здоровье человека, его репродуктивные функции и будущие поколения. Для опасений ученых немало оснований, достаточно вспомнить похожую историю с изобретением Рентгеновской установки. Поначалу, не разобрав принцип ее действия и возможные последствия, установку восприняли как панацею. Рентген активно применяли в диагностике и лечении многих болезней. В результате, чрезмерное увлечение рентгеном привело к вспышке раковых заболеваний. В связи с этим, разумная осторожность с продуктами, претерпевшими генетическое модифицирование и получившими большое количество удобрений, не помешает.

    Подобная  ситуация сегодня наблюдается с  генномодифицированными продуктами. Вмешиваясь в генетическую информацию животных, удалось добиться их быстрого роста, плодовитости, густого меха и других необходимых человеку качеств. Благодаря вмешательству в геном растений, ученые получили рекордные урожаи зерновых и бобовых культур, увеличили устойчивость различных фруктов к суровым условиям внешней среды, создали новые модифицированные продукты. Однако, многие исследователи уверены в том, что грубое вмешательство в геном животных и растений приведет человека к катастрофе. Предполагают, что такие эксперименты могут опосредованно повлиять на собственный геном человека и вызвать целый ряд серьезных нарушений, ведь человек, вмешиваясь в природу, нарушает естественный ход вещей и не может прогнозировать последствия. Причем, если генно модифицированные продукты представляют пока чисто теоретическую опасность, то высокое содержание нитратов и некоторых других токсичных соединений в современных продуктах несет вполне реальную опасность для здоровья человека уже сегодня. Опасность нитратов начали обсуждать задолго до того, как появились генномодифицированные продукты.

    Чем же так опасны нитраты?

    Различают нитраты и нитриты, которые представляют собой соли азотной и азотистой  кислот (НNO3 и НNO2). С биологической  точки зрения, это нитрогены —  важная составляющая нуклеиновых кислот и белков. В то же время, нитриты, которые образуются в организме человека из большого количества нитратов, считаются сильнодействующими ядами.

    Нитраты сегодня активно используются для  повышения продуктивности многих сельскохозяйственных культур. В результате злоупотребления удобрениями в погоне за прибылью, сегодня нитраты в больших количествах можно встретить в различных овощах и фруктах. В большом количестве нитраты сильно опасны для человека, особенно для пожилых людей и маленьких детей. Средней нормой нитратов, поступающих в организм человека, можно считать не более 5 мг/кг массы тела.

    Наиболее  опасными являются нитраты, содержащиеся в воде и обыкновенных соках. Ребенку  достаточно выпить стакан сока и, если концентрация нитратов в нем превышает 100-125 мг/л, то у ребенка может возникнуть острое отравление нитратами.

    Осложняет ситуацию то, что выявить продукты, содержащие в больших количествах  нитраты, по внешним признакам невозможно.

    Такая ситуация не могла долго оставаться бесконтрольной, недавно был разработан специальный прибор — нитратомер. Это электронное устройство, созданное для экспресс определения нитратов в овощах и фруктах. Эти уникальные измерители нитратов имеют небольшие размеры, что позволяет носить такой прибор с собой каждый раз при походе в магазин или на рынок за продуктами. Специалисты ООО "Информационные технологии" советуют всем иметь персональный нитратомер. Благодаря этому прибору, выбирая овощи или фрукты, можно за несколько секунд провести тест на нитраты и определить пригодность продуктов для питания. Достаточно лишь выбрать режим измерения и погрузить щуп-электрод нитратомера в проверяемый овощ или фрукт. Если содержание нитратов в этих продуктах превышает допустимые нормы, прибор вас предупредит.

    Таким образом, нитратомер помогает избежать серьезных проблем со здоровьем, связанных с употреблением большого количества нитратов. Нитратомер можно смело отнести к устройствам, стоящим на первой линии обороны нашего здоровья, ведь здоровье человека напрямую зависит от того как и чем он питается.

    Список  используемой литературы

    Интернет (сайты):

http://slovo.ws

http://ru.wikipedia.org

http://www.examen.ru

http://www.genon.ru

http://www.nitratometr.com