Физиологическая роль воды в растении. Формы воды в клетке

-селекция на устойчивость  к болезням и вредителям и  их комплексу, на холодостойкость,  зимостойкость, морозостойкость,  засухоустойчивость, приспособленность  к орошаемым условиям, высоким  дозам удобрений, машинной уборке  и др.

Сочетание различных  направлений в селекции обеспечивает создание сортов с комплексом свойств  и признаков, обладающих высокой  урожайностью и приспособленных  к определённым почвенным, климатическим  и хозяйственным условиям,

В животноводстве ведётся  селекция на продуктивность и качество продукции (жирномолочность, белковость и аминокислотный состав молока, длину  и тонину шерсти, крупность яиц), плодовитость (особенно в овцеводстве  и свиноводстве), окраску шкурок, приспособленность к местным  условиям и др.

Основные методы, применяемые в селекции: отбор, гибридизация с использованием гетерозиса и цитоплазматической мужской стерильности, полиплоидия  и мутагенез.

-Отбор (массовый  и индивидуальный) составляет сущность  селекционной работы и ведётся  по комплексу свойств и признаков.

Отбор в растениеводстве, выделение лучших по заранее определённым хозяйственным признакам растений и лучшего семенного материала  для последующего размножения. Отбор  — один из основных методов выведения  сортов с.-х. растений. Его обычно ведут  по комплексу признаков: урожайности, устойчивости к болезням и вредителям и др. В практической селекции растений в СССР применяли 2 основных вида отбора: массовый и индивидуальный.

При массовом отборе выделяют большое число лучших по ряду признаков и однотипных растений. Их обмолачивают вместе, семена высевают на одну делянку. Такой отбор называют однократным массовым; если он повторен в ряде поколений, — многократным массовым. Массовый отбор-прост и  широко применяется в селекционной работе с перекрёстноопыляющимися  культурами. Недостатки его — невозможность  проверить отбираемые растения по их потомству и выделить из популяции  наиболее ценные формы.

При индивидуальном отборе, так же как и при массовом, выделяют лучшие растения по ряду признаков, но обмолачивают их раздельно и семена высевают на отдельные делянки. Т. о., исходные родоначальные растения могут  быть проверены по потомству. Потомства  худших растений выбраковывают. Количество родоначальных (элитных) растений обычно составляет от нескольких сот до 2—3 тыс. Индивидуальныйотбор., так же как  и массовый, может быть однократным  и многократным.

Отбор в животноводстве, вид искусственного (методического) отбора; выбор на племя наиболее ценных в хозяйственном отношении  животных. Наряду с подбором родительских пар, оцененных по качеству потомства, и правильным выращиванием молодняка, отбор — важнейший приём создания и совершенствования пород с.-х. животных. В племенной работе наиболее эффективен индивидуальный отбор, основанный на всесторонней (комплексной) оценке животных по индивидуальным и наследственным качествам. Основа отбора — наследственная изменчивость, позволяющая получать желательные сочетания признаков  и закреплять их в потомстве. Накопление в процессе целенаправленного отбора полезных качеств приводит к совершенствованию  пород и созданию новых форм. Учитывая, что организм животного — единое целое, и принимая во внимание установленный  Ч. Дарвином принцип «соотносительной изменчивости и корреляции» в  развитии отдельных частей организма, отбор необходимо вести по признакам, которые часто тесно взаимосвязаны. Отбор в ряде поколений по одному признаку (например, только по экстерьеру или продуктивности) приводит, как  правило, к ухудшению других или  к общему ослаблению конституции  сельскохозяйственных животных и различным  функциональным расстройствам. Эффективность  отбора в животноводстве зависит  от численности популяции и её ареала (они должны быть достаточными), плодовитости и скороспелости животных (быстрота смены поколений), характера  наследования признаков, их изменчивости, наличия коррелятивных связей между  признаками, интенсивности и направления  отбора (чем выше процент выбракованных  животных в стаде, тем лучше оставшаяся его часть, т. е. тем быстрее совершенствуется стадо). Общим показателем эффективности  отбора служит отношение показателя превосходства потомков отобранных на племя родителей над средней  популяции или стада к показателю превосходства этих родителей над  той же средней.

- Гибридизация, скрещивание  организмов, различающихся наследственностью,  т. е. одной или большим числом  пар аллелей (состояний генов), а следовательно, — одной или  большим числом пар признаков  и свойств. Скрещивание особей, принадлежащих к разным видам  либо ещё менее родственным  таксономическим категориям, называют  отдалённой гибридизацией. Скрещивание  подвидов, сортов или пород называют  внутривидовой гибридизацией. Процесс  гибридизации, преимущественно естественной, наблюдали очень давно. Животные-гибриды (например, мулы) существовали уже за 2 тыс. лет до н. э. Возможность искусственного получения гибридов впервые предположил немецкий учёный Р. Камерариус (1694): впервые искусственную гибридизацию осуществил английский садовод Т. Фэрчайлд, скрестив в 1717 разные виды гвоздик. Сущность гибридизации заключается в слиянии при оплодотворении генотипически различных половых клеток и развитии из зиготы нового организма, сочетающего наследственные задатки родительских особей. К явлениям гибридизации относится также копуляция у одноклеточных организмов. Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов, а также мутации — основные источники наследственной изменчивости, одного из главных факторов эволюции. Гибридизация широко используется в селекции. В зависимости от целей применения гибридизации различают «комбинационную» селекцию (преследует цель соединения желательных признаков исходных форм) и «трансгрессивную» селекцию (ставит целью получение и отбор генотипов, превосходящих по селектируемому признаку обоих родителей). 
 
 

Гибридизация  в растениеводстве.

В селекции растений наиболее распространён метод гибридизации форм или сортов в пределах одного вида. С помощью этого метода создано  большинство современных сортов с.-х. растений. Отдалённая гибридизация — более сложный и трудоёмкий метод получения гибридов. Основное препятствие получения отдалённых гибридов — несовместимость половых  клеток скрещиваемых пар и стерильность гибридов первого и последующих  поколений. Использование полиплоидии  и возвратного скрещивания (беккросс) позволяет преодолеть нескрещиваемость пар и стерильность гибридов. Применяются  и др. методы: смесь пыльцы, предварительное  вегетативное сближение, нанесение  раствора гиббереллина на рыльце пестика  и др. Степень стерильности отдаленных гибридов зависит от филогенетических отношений скрещиваемых видов, от наличия  гомологичных хромосом или геномов  в половых клетках гибрида  первого поколения.

Техника гибридизации разных с.-х. культур различна. Для  получения гибридов кукурузы намеченные к гибридизации сорта (линии) высевают чередующимися рядами и удаляют  султаны на материнских растениях  за несколько дней до их цветения. У  перекрёстноопыляемых культур, например ржи, применяют кастрацию цветков  материнских растений. Кастрированные колосья накрывают изоляторами  вместе с отцовскими цветущими колосьями, помещенными в бутылочки с  водой, подвешенные на специальные  колья. У плодовых растений кастрация  проводится за 1—3 дня до распускания  бутонов. Оставленные женские цветки изолируют марлевым мешочком в два  слоя. Через 1—3 дня на рыльца пестиков материнского растения наносят заранее  собранную пыльцу. Оплодотворённые  цветки снова изолируют. Гибридные  семена, особенно при отдалённой гибридизации, обычно щуплые, недоразвитые, из них  трудно вырастить гибридное растение. Это лучше удаётся, если зародыши таких семян вычленить и поместить  на искусственную питательную среду.

Отдалённая гибридизация используется для получения форм растений с ценными урожайными качествами и устойчивых к грибным заболеваниям и вредителям. Межвидовые гибриды  подсолнечника, полученные академиком В. С. Пустовойтом и Г. В. Пустовойт, содержат в семенах до 55% масла  и отличаются групповым иммунитетом  к болезням и паразитам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Полиплоидия (от греч. polýploos — многопутный, здесь —  многократный и éidos — вид), кратное  увеличение числа хромосом в клетках  растений или животных. Так можно  получать растения — полиплоиды с  увеличенным числом хромосом (триплоиды, тетраплоиды), отличающиеся от обычных (диплоидных) более интенсивной окраской, толстыми листьями и стеблями, мощным развитием, а нередко повышенным содержанием белка, сахара, крахмала. В производстве распространены триплоиды  сахарной свёклы, получаемые при скрещивании  тетраплоидов с диплоидами и обладающие гетерозисом. Триплоиды в основном стерильны, поэтому у них используют только первое поколение. На основе применения полиплоидии выведены высокоурожайные  сорта ржи, красного клевера и  других растений. Полиплодия широко распространена в мире растений. Среди раздельнополых животных встречается редко, главным  образом у аскарид и некоторых  земноводных. Полоплодия имела огромное значение в эволюции дикорастущих и  культурных растений (полагают, что  около трети всех видов растений возникли за счёт полиплодии, хотя в  некоторых группах, например у хвойных, грибов, это явление наблюдается  редко), а также некоторых (преимущественно  партеногенетических) групп животных. Доказательством роли полиплодии в  эволюции служат т. н. полиплоидные ряды, когда виды одного рода или семейства  образуют эуплоидный ряд с увеличением  числа хромосом, кратным основному  гаплоидному (например, пшеница Triticum monococcum имеет 2n = 14 хромосом, Tr. turgidum и др. — 4n = 28, Tr. aestivum и др. —6n = 42). Полиплоидный ряд видов рода паслён (Solanum) представлен  рядом форм с 12, 24, 36, 48, 60, 72 хромосомами.

-Искусственный мутагенез  — один из перспективных методов  селекции. 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.  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.

Мутацией называют изменение количества или структуры  ДНК данного организма. Мутация  приводит к изменению генотипа, которое  может быть унаследовано клетками, происходящими от мутантной клетки в результате митоза или мейоза. Мутирование может вызывать изменения  каких-либо признаков в популяции. Мутации, возникшие в половых  клетках, передаются следующим поколениям организмов, тогда как мутации  в соматических клетках наследуются  только дочерними клетками, образовавшимися  путем митоза, и такие мутации  называют соматическими.

Мутации, возникающие  в результате изменения числа  или макроструктуры хромосом, известны под названием хромосомных мутаций  или хромосомных аберраций (перестроек). Иногда хромосомы так сильно изменяются, что это можно увидеть под  микроскопом. Но термин «мутация» используют главным образом для обозначения  изменения структуры ДНК в  одном докую, когда происходит так  называемая генная, или точечная, мутация.

Внезапные спонтанные изменения фенотипа, которые нельзя связать с обычными генетическими  явлениями или микроскопическими  данными о наличии хромосомных  аберраций, можно объяснить только изменениями в структуре отдельных  генов. Генная, или точечная (поскольку  она относится к определенному  генному локусу), мутация - результат  изменения нуклеотидной последовательности молекулы ДНК в определенном участке  хромосомы. Такое изменение последовательности оснований в данном гене воспроизводится  при транскрипции в структуре  мРНК и приводит к изменению последовательности аминокислот в полипептидной  цепи, образующейся в результате трансляции на рибосомах.

Существуют различные  типы генных мутаций, связанных с  добавлением, выпадением или перестановкой  оснований в гене. Это дупликации, вставки, делении, инверсии или замены оснований. Во всех случаях они приводят к изменению нуклеотидной последовательности, а часто - и к образованию измененного  полипептида. Например, делеция вызывает сдвиг рамки.

Генные мутации, возникающие  в гаметах или в будущих  половых клетках, передаются всем клеткам  потомков и могут влиять на дальнейшую судьбу популяции. Соматические генные мутации, происходящие в организме, наследуются только теми клетками, которые образуются из мутантной  клетки путем митоза. Они могут  оказать воздействие на тот организм, в котором они возникли, но со смертью особи исчезают из генофонда  популяции. Соматические мутации, вероятно, возникают очень часто и остаются незамеченными, но в некоторых случаях  при этом образуются клетки с повышенной скоростью роста и деления. Эти  клетки могут дать начало опухолям - либо доброкачественным, которые не оказывают особого влияния на весь организм, либо злокачественным, что приводит к раковым заболеваниям.