Категория и формы внутривидовой изменчивости по С.А. Мамаеву

С.А. Мамаев (1973) выделяет два типа изменчивости древесных растений: внутривидовую и внутриорганизменную, или эндогенную. Внутривидовая изменчивость, в свою очередь, подразделяется на несколько форм: индивидуальную, половую, хронографическую (сезонную и возрастную), географическую, экологическую и гибридогенную.

Эндогенная, или метамерная, изменчивость — это изменчивость орга­нов (листьев, цветков, плодов, семян, побегов, корней и др.) в пределах особи. Наибольшей метамерной изменчивостью отличаются количествен­ные признаки вегетативных органов (величина годичного прироста побе­гов, размеры листьев и т. и.).

Индивидуальная изменчивость — это проявление гснотипнческой диф­ференциации особей в пределах вида. Она обусловлена перекрестными скрещиваниями, мутациями, варьированием условий окружающей среды. Половая обусловлена существованием в популяциях форм, различающихся по полу. У двудомных видов такие формы отлича­ются очень легко по наличию на деревьях генеративных органов того или иного пола. Нередко с полом связаны частота встречаемости в тех или иных экологических условиях, размеры и устойчивость деревьев. Напри­мер, у осины — Populus tremula L. в центральных частях ареала (Европей­ская Россия и Прибалтика) соотношение мужских и женских клонов и от­дельных особей составляет примерно 1:1, в то время как на его южных границах (Воронежская обл.) — 4:1. В лучших условиях местопроизраста­ния преобладают женские особи, в менее благоприятных — мужские. Но даже у однодомных видов может быть четко выражена мужская или женская сексуализация тех или иных побегов, ярусов крон или даже от­дельных деревьев (сосна обыкновенная — Pinus sylvestris L., ясень обык­новенный — Fraxinun excelsior L. и др.).

Хронографическая, или временная, изменчивость обусловлена возраст­ными (онтогенетическими) и сезонными влияниями.

Экологическая изменчивость отражает воздействие на растение опре­деленных факторов окружающей внешней среды (сосна на болотах, сосна на меловых отложениях, дуб на солонцах, ясень на болотах и т. д.). Насле­дование данных отклонений изучено еще недостаточно.

Географическая изменчивость обусловлена дифференциацией вида в пределах ареала в широтном и меридиональном направлениях. Она про­является в образовании географических рас, или климатипов, и обычно яв­ляется наследственно закрепленной.

Гибридогенная изменчивость проявляется на границе ареалов различ­ных видов в зонах межвидовой гибридизации. При этом в популяции од­ного вида наблюдается значительная примесь признаков другого вида.

 

26.

Географические, экологические и биологические факторы изоляции.

Под изоляцией в генетике популяций понимают любое нарушение случайного скрещивания (панмиксия). Вид складывается из отдельных генетических популяций и если особи одной популяции полностью или частично прекращают обмениваться генами с особями других популяций то такая популяция испытывает процесс изоляции. Географическая изоляция – это результат разделения групп родственных организмов какой-либо физической преградой (море, река, пустыня, хребет). Экологическая изоляция возник в результате того что разные группы организмов произрастая в одной и той же географической области занимают различные места обитания например пониженные и повышенные элементы рельефа, верх горы и подножье. Биологическая изоляция делится на физиологическую и генетическую. Генетический фактор изоляции относятся те факторы кот препятствуют воспроизведению плодовитого потомства. Физиологическая изоляция проявляется например при изменении суточной и сезонной половой активности.

 

 

27.

Харди — Вайнберга закон, закон популяционной генетики, устанавливающий соотношение между частотами генов и генотипов в популяции со свободным скрещиванием. Сформулирован в 1908 независимо английским математиком Г. Харди и немецким врачом В. Вайнбергом. Закон утверждает, что если численность популяции диплоидных организмов настолько велика, что можно пренебречь случайными флуктуациями частот генов), если в ней отсутствуют мутации, миграция и отбор (по изучаемому гену), то частоты генотипов AA, Aa и aa в популяции остаются одинаковыми из поколения в поколение (после первого) и удовлетворяют соотношениям Харди ‒ Вайнберга: p 2(AA): 2pq (Aa): q 2(aa), где А и а ‒ аллели несцепленного с полом гена, p ‒ частота аллеля А, q ‒ частота аллеля а. Х. ‒ В. з. распространяется и на случай многоаллельного гена. В популяциях полиплоидных организмов (а также в популяциях диплоидов ‒ для генов, сцепленных с полом) соответствующие соотношения устанавливаются лишь через большое число поколений. Если в популяции выполняются соотношения Х. ‒ В. з., то это не свидетельствует ещё об отсутствии популяционно-генетических процессов. Например, скрещивание близкородственных особей (инбридинг), способствующее увеличению доли гомозигот в популяции, в сочетании с отбором против гомозигот может привести к частотам генотипов, удовлетворяющим соотношениям Х. ‒ В. з. Сопоставление фактически наблюдаемых частот генотипов с теоретически ожидаемыми по Х. ‒ В. з. в ряде случаев позволяет оценить частоты аллелей, вычленить влияющие на них факторы и получить количественные характеристики отбора, неслучайности скрещивания, миграции, случайных флуктуаций и т.п. Представление о генетическом равновесии в популяциях, впервые нашедшем выражение в Х. ‒ В. з., составляет основу современной концепции о взаимодействии популяционно-генетических процессов.

 

 

28.

Генная инженерия — понятие более узкое, чем генетиче­ская инженерия, и имеет отношение только к отдельному гену или генам. В ее задачу входят выделение, конструиро­вание и клонирование новых рекомбинантных генов, или молекул ДНК, создание банков генов. В то же время гене­тическая инженерия — более широкое понятие. Она изучает проблемы направленного конструирования с помощью мето­дов генной инженерии новых живых существ с заданными наследственными признаками и свойствами.

Техника выращивания в искусственных условиях клеток высших организмов резко расширила возмож­ности генетической инженерии растений и животных, по­скольку клетки, и в особенности «голые» клетки растений (протопласты), являются удобными реципиентами для вве­дения чужеродного генетического материала.

Вместе с тем культивирование клеток и тканей в про­бирках приобрело самостоятельное практическое значение. Оказалось, что в процессе культивирования с клетками мож­но осуществлять различного рода манипуляции, в резуль­тате которых можно получать клетки, а у растений даже целые организмы с новыми наследственными свойствами (гибриды), клетки, способные продуцировать, в огромных количествах важные для человека вещества, моноклональ-ные антитела, размножать (клонировать) ценные генотипы и т. д. Это направление биологии получило название кле­точной инженерии. Генетическая и клеточная инженерия направлены на ре­шение общей задачи — осуществление контролируемых био­логических манипуляций, связанных с генами, хромосомами, геномами, клетками, протопластами и органеллами клеток с целью создания новых генетических программ (геноти­пов).

Генетическая инженерия — наука совсем молодая. Фор­мально датой ее рождения считают 1972 год, когда амери­канский ученый профессор Берг с сотрудниками создали первую химерную (гибридную) молекулу ДНК.

Большой вклад в понимание генетической роли ДНК внесли многие ученые. Особо важное значение для развития всей биологии сыграли работы Уотсона и Крика, доказав­ших в 1953 году двухспиральную структуру ДНК. С этого времени молекулярная генетика стала ведущей биологиче­ской дисциплиной, а к 1965 году природа гена в основном уже была выяснена.

Трансформация это перенос геннтического материала от одного организма к другому, где посредством генетического обмена часть переносимой молекулы ДНК может обмениваться с частью хромосомной ДНК поциента.

Организмы в кот чужеродные гены обнаруживаются во всех клетках включая половые называются трансгенными.

 

29.

Генофонд лесных древесных пород и его сохранение.

Для успешного долговременного селекционного улучшения лесных древесных пород необходимо иметь широкую генетическую базу или значительный генофонд, поэтому очень важно заботиться о сохранении уже существующего генетического потенциала популяций. В любой селекционной программе необходимо предусматривать консервацию генов и генных комплексов, при этом необходимо не допускать сужение генетической базы или возникновения эффекта инбредной депрессии.

консервация генов имеет большое значение и его общая цель – сохранение.

Изучите методы консервирования генетических ресурсов:

- консервация генофонда in situ;

- консервация ex situ;

- консервация географических происхождений, экотипов и популяций;

- консервация признаков отдельных деревьев.

Изучите формы выделения и сохранения ценного генофонда лесных древесных пород в России:

- лесные генетические резерваты;

- отбор и сохранение отдельных ценным насаждений и деревьев.

Имейте представление о мировой политике в области сохранения биоразнообразия и консервации генофонда.

Генофон д — это совокупность генов одной популяции, в пределах которой они характеризуются определенной частотой встречаемости. целью селекции является использование существующей изменчивости для получения большего числа деревьев с желательными характеристиками роста, качества или устойчивости. При этом генетичес­кая база обычно ограничивается или сужается для хозяйственно важных характеристик. Любая селекционная программа, имеющая дело со мно­гими поколениями растений, в конце концов достигает плато, после чего дальнейший существенный прогресс невозможен до тех пор, пока не будут предприняты меры, повышающие генетическое разнообразие. В связи с этим для успешного долговременного селекционного улучшения лесных древесных пород необходимо иметь широкую генетическую базу или зна­чительный генофонд. Поэтому в начале любой генетико-селекционной программы, особенно ориентированной на отбор, а также в начале любой хозяйственной деятельности, которая ведет к изменениям в составе гено­фонда, необходимо позаботиться о сохранении уже существующего гене­тического потенциала популяций..

проблема ог­раниченности генетических ресурсов, зависит от многих факторов, в том числе от уровня ведения хозяйства, используемых типов рубок главного пользования, интенсивности селекции, размеров популяции, числа поколений, претерпевающих отбор и др. Поэтому консервация генов имеет разные цели. Общая цель — сохранение генофонда — выражена в международных документах, Цель этих документов и действий, регламентируемых ими, — сохранить определенную часть природного биологического разно­образия для будущих поколений людей.

Причины потерь генетических ресурсов могут быть самыми разными, например: инвазия насекомых, эпизоотия, вырубка, очистка для сельскохо­зяйственного пользования, экспансия городов, пожары, штормы и др. Лю­бое действие, которое разрушает леса или часть леса, может вести к опас­ной в генетическом отношении ситуации. Особенно эта ситуация пагубна для популяций с ограниченным ареалом, а также для необычных экотипов в ограниченных местоположениях или ограниченных эндемичных видов. В этом случае угроза существует не только для генов или генных комплек­сов, но и для уникальных популяций и видов в целом.

Значительна опасность исчезновения генофонда в экстремальных ус­ловиях, в которых изведение лесов не компенсируется их восстановлени­ем. К тяжелым последствиям ведет не только полное исчезновение вида, но и просто истощение его генетического потенциала, так как в этом слу­чае возможна потеря устойчивости и наиболее ценных комплексов генов.