Znaczenie genetyki w rolnictwie i chodowli.pdf

Znaczenie genetyki w rolnictwie i hodowli

Hodowla zwierząt jest nauka, której zadaniem jest stale ulepszanie zwierząt przez człowieka,

oraz tworzenie nowych lepszych form lub osobników z określona, wybrana cecha Współczesna

hodowla dla osiągnięcia postępu musi korzystać ze zdobyczy takich nauk jak genetyka,

cytologia, fizjologia zwierząt, biochemia, zoopatologia, fizyka, chemia, matematyka i inne.

Najdawniejsza stosowana przez człowieka forma jest udomowianie zwierząt dzikich, które były

hodowane w określonych celach. Rozwój każdej cechy i ostateczna jej forma zależy od

określonych założeń genetycznych, ale również od warunków środowiskowych.

Zmienność i różnorodność fenotypowa osobników w populacji wywołana jest czynnikami

genetycznymi i środowiskowymi, a przede wszystkim ich współdziałaniem. Środowiskiem można

określić zespól zewnętrznych czynników działających na organizm, (czynniki troficzne-

odżywcze, klimatyczno-glebowe, pielegnacyjno-hodowlane, chorobotwórcze i inne). Z

powyższych czynników najważniejsza role w hodowli odgrywa żywienie, tak jak i inne są

ukształtowane przez człowieka. Cała działalność ludzka musi zmierzać w kierunku stworzenia

zwierzętom jak najkorzystniejszych warunków bytowania, co z kolei zapewnia ich dobrą

produkcyjność. Działalność ludzka polega wiec na zmodyfikowaniu i ukształtowaniu w

odpowiedni sposób środowiska. W hodowli genotyp jest programem a poprzez zamierzone

oddziaływanie środowiskowe człowiek może kształtować fenotyp w pożądanym kierunku.

W granicach określonych przez genotyp, należy pamiętać, że zwierzęta o różnych genotypach

mogą reagować w odmienny sposób na to samo środowisko.

Oddziaływanie środowiska na zwierzęta jest przyczyna powiększania się zmienności, która

nazywamy modyfikacyjna. Jest to jednak uproszczenie, ponieważ jak wiadomo, każda cecha

organizmu powstaje jako wynik współdziałania czynników dziedzicznych i środowiskowych.

Osiągnięte przez człowieka zmiany modyfikacyjne dotyczą fenotypu i nie są przekazywane

potomstwu.

Od najdawniejszych czasów człowiek starał się hodować potomstwo pochodzące od

najlepszych zwierząt. Wybór najlepiej odpowiadających człowiekowi osobników do dalszego

rozmnażania osobników o określonych cechach nazywa się selekcja sztuczna lub doborem -

sztucznym.

Człowiek świadomie przekształca populacje (w hodowli populacja odnosi się do zwierząt 1 rasy

w określonym rejonie).

Populacja, która z pokolenia na pokolenie nie zmienia swej struktury genetycznej jest w stanie

równowagi genetycznej. Mechanizmem utrzymującym te równowagę jest losowe kojarzenie

osobników, w którym występują różne typy kojarzenia. Częstotliwość rożnych typów kojarzeń

zależy od częstotliwości poszczególnych genotypów w populacji. Wybór zwierząt z

przeznaczeniem ich na rodziców przyszłego pokolenia nazywa się selekcja. Selekcja prowadzi

wiec do zmiany struktury genetycznej populacji w kierunku wybranym przez hodowcę, poprzez

eliminacje z rozpłodu zwierząt o niepożądanych cechach, hodowca usuwa ze stada

niepożądane geny. Zmiany w strukturze genetycznej stada będą zgodne z kierunkiem

prowadzonej selekcji.

Skuteczność selekcji wyraża się wzrostem częstości pożądanych genotypów a spadkiem

genotypów niekorzystnych w potomnej populacji. Oddziaływanie środowiska może w bardzo

poważnym stopniu przesuwać wartość cechy w kierunku dodatnim lub ujemnym.

Zwierzęta wybrane na rodziców tworzą wiec tzw. stado selekcyjne tzn. wyselekcjonowane

osobniki tego stada są fenotypowo lepsze w porównaniu z pozostałymi zwierzętami.

Miara statystyczna zgodności fenotypu z genotypem jest współczynnik oddziedziczalności h2.

Oddziedziczalność to populacyjna a nie osobnicza zmiana genetycznego uwarunkowania cechy

- h2 jest wartością stałą dla danej cechy i może przybierać różne wartości, które zależą od

stopnia zmienności genetycznej i środowiskowej zwierząt w stadzie. Im bardziej są podobne

genetycznie zwierzęta tym niższy będzie współczynnik h2.

W pracach hodowlanych stosuje się różnego rodzaju selekcje, rodzaj podyktowany jest

potrzebami rynku i ekonomiką produkcji.

Zmienność jest podstawowym warunkiem prowadzenia selekcji. W stadzie musi następować

tzw. odnowa, czyli "remont stada", który polega na wprowadzeniu lepszych zwierząt i eliminacji

wybrakowanych. W kazdej hodowli większe znacznie odgrywają samce niż samice, wprawdzie

potomstwo dziedziczy w równym stopniu po obu rodzicach, ale na skutek stosowanej w hodowli

zwierząt poligamii jest rola samców większa. Źle wybrana samica nie powoduje większych

szkód, ponieważ pozostawia po sobie niewiele potomstwa, natomiast samiec szybko

rozpowszechnia swoje geny w stadzie i jeżeli został źle wybrany powoduje straty w hodowli.

Selekcja może być prowadzona na podstawie wartości użytkowej "masowa" lub hodowlanej. W

hodowlach samce są selekcjonowane na podstawie wartości hodowlanej a samice na podstawie

wartości użytkowej.

METODY SELEKCJI

- następcza - czyli cecha po cesze lub najpierw na jedna potem na następne cechy; selekcja

taka jest skuteczna, ale wydłuża czas z ogólnego doskonalenia użytkowego stada

- selekcja prowadzona niezależnie - na kilka najważniejszych cech równocześnie ważną role

odgrywa tutaj dobieranie cech, które będą stanowić kryterium wyboru do stada

- selekcja wskaźnikowa - lub indeks selekcyjny; indeks osiąga się przez dodawanie oceny

zwierzęcia dotyczącej własności x do oceny właściwej y następnie z itd. Zwierzęta o najniższej

sumarycznej ocenie są eliminowane. Jest to metoda skuteczna, ponieważ, pozwala na

wyrównywanie braków poprzez wyjątkowa doskonałość 1 właściwości w stosunku do innych

Efekty tej metody są dosyć powolne, ale powodują harmonijne ulepszanie kompleksu cech

użytkowych przy utrzymaniu dobrej konstrukcji.

Metoda na jądro stada - jest kombinacją selekcji na poszczególne cechy z indeksem

selekcyjnym. W hodowli stosuje się, oprócz selekcji indywidualnej, rodzinową tzn. prowadzi się

ewidencje użytkowności rodzin, tzn. potomków po tych samych rodzicach. Należy pamiętać, ze

zawsze dobór par do kojarzeń potęguje efekty selekcji. Selekcja na jest celem sama w sobie,

lecz środkiem doboru właściwych kojarzeń. Stosuje się następujące kojarzenia:

- podobny z podobnym i niepodobny z niepodobnym, przy czym kojarzenia te dają rożne efekty

Podobny z podobnym, czyli kojarzenia krewniacze. Kojarzy się osobniki blisko spokrewnione -

nazywa się chowem wsobnym - INBRED. Kojarzenie takie zapewnia przekazywanie i utrwalanie

korzystnych indywidualnych cech poszczególne cennych osobników.

W hodowli według linii chodzi o jak najbliższe pokrewieństwo z cennym osobnikiem użytym jako

reproduktor. Role w selekcji odgrywa pokrewieństwo, czyli podobieństwo osobników mających w

swoich genotypach pewna cześć indywidualnych genów.

Pokrewieństwo w linii prostej łączy potomka z przodkiem. Współczynnik pokrewieństwa R

wskazuje procentowy udział identycznych genów u porównywalnych osobników. INBRED niesie

za sobą określone genetycznie skutki - gamety spokrewnionych osobników wnoszą do zygoty

cześć identycznych genów. Pokrewieństwo gamet zależy od stopnia pokrewieństwa

genetycznego stad wniosek, że im bardziej są spokrewnione ze sobą rodzice tym bardziej

homozygotyczne będzie potomstwo. Skutkiem INBREDU jest wiec wzrost homozygotyczności

zwierząt w stadzie.

Nie zawsze inbredowanie jest korzystne, ponieważ może prowadzić do pewnych deformacji,

zwyrodnień i ułomności.

Zasadnicza przyczyna pojawienia się depresji inbredowej są geny letalne i subletalne o

charakterze recesywnym - inbred zwiększa prawdopodobieństwo spotkania się tych genów,

które a heterozygot są nieszkodliwe, a u homozygot są przyczyna ujawnienia się anomalii.

U ludzi ze względu na to nie zawiera się związków małżeńskich miedzy blisko spokrewnionymi

osobnikami. Pomimo występowania szkodliwych skutków inbredu stosuje się tę metodę w

hodowli, które prowadzi do podobieństwa genetycznego dalszych pokoleń z wybitnym

przodkiem, który był użyty jako reproduktor. W przypadku kojarzenia "córki" z cennym

genetycznie "ojcem" inbred prowadzi do koncentracji genów wybitnego przodka w genotypach

jego potomstwa. Inbred pozwala również na sprawdzenie rozpłodników na nosicielstwo

niekorzystnych genów - inbred testowy. W przypadku tzw. hodowli na linię celem jest nie

dopuszczenie do rozproszenia genów cennego przodka i tworzy się spokrewnione grupy

zwierząt względem 1 wybitnego przodka, gdyż chodzi o zachowanie podobieństwa członków linii

do protoplasty.

Inne znaczenie ma linia wsobna - czyli grupa zwierząt pochodzących z kojarzeń krewniaczych

prowadzonych od kilku pokoleń. Celem takiego inbredu jest uzyskanie

wysokohomozygotycznych zwierząt.

Linie wsobne są wykorzystane do kojarzenia z innymi liniami w celu uzyskania

heterozygotycznych mieszańców.

Kojarzenie krewniacze prowadzi się również w celu zmniejszenia stopnia zmienności stada, co

określa się konsolidacją stada - stosuje się wtedy, gdy u mieszańców występują dwie

zmienności fenotypowe i hodowca chce wyodrębnić najodpowiedniejsze typy użytkowe.

Inbred stosuje się również wtedy, gdy celem jest wyhodowanie nowych grup rasowych lub ras,

ponieważ potęguje zdolność przekazywania przez zwierzęta nowych cennych zalet potomstwa i

zalety są utrwalane przez dziedziczenie. Chcąc uniknąć ujemnych skutków hodowli krewniaczej

o których była mowa, trzeba tak dobierać zwierzęta, aby miały tylko 1 wspólnego przodka.

Inbred ma znaczenie w małych hodowlach.

Innym rodzajem kojarzenia jest tzw. wolne, czyli niekrewniacze. Za wolne uważa się takie, które

nie miały wspólnego przodka już w VII-IX szeregu pokoleń. Kojarzenie uszlachetniające polega

na krzyżowaniu pewnej grupy samic ze szlachetnymi samcami innej rasy, od których hodowca

chce przyjąć określoną cechę.

Eliminowanie osobników prymitywnych odbywa się przez krzyżowanie wypierające tzn. osobnika

prymitywnego zastępuje się o obcej rasy, stosuje sę przez kilks pokoleń co prowadzi do

stopniowego wypierania genów.

Krzyżowanie rasotwórcze ma na celu utworzenie nowej rasy lepiej dostosowanej do warunków.

Efekt można osiągnąć przez uprzednio przedstawione krzyżowanie lub przez krzyżowanie kilku

ras.

Jest to proces długotrwały ponieważ zmieszańcowane stado wykazuje bardzo dużą zmienność

wskutek rozczepienia się cech. Za rasę uznaje się odpowiednio liczebną grupę zwierząt, która

wykazuje duże ujednolicenie w typie budowy i w celach użytkowych, a w potomstwie nie

występuje większa zmienność niż w stadzie rodzicielskim.

Np. w Polsce prowadzi się prace nad wyhodowaniem nowej rasy długowełnistej owcy.

Krzyżowanie użytkowe stosuje się wykorzystując zjawisko heterozji. Do krzyżowania wybiera się

zwierzęta 2 ras o dobrze wyrażonych cechach - celem jest uzyskanie u mieszańców

harmonijnego połączenia cech obu ras.

Obecnie oprócz krzyżówek w obrębie ras i gatunku uzyskano krzyżówki międzygatunkowe -

główną przeszkodą w takim krzyżowaniu są różnice w liczbie chromosomów oraz właściwości

fizjologiczne. Uzyskano obecnie z krzyżówek międzygatunkowych muła lub krzyżówkę żubra z

bydłem domowym lub yaka z bydłem.

PODSUMOWANIE: Przedstawione metody mają na celu zwiększenie wydajności hodowli

zwierząt, co pozwala hodowcom na oszczędność stosowanych materiałów oraz oszczędność

pracy ludzkiej.

ZNACZENIE GENETYKI W HODOWLI ROŚLIN

- zwiększenie plonów przez poprawę warunków środowiska, - krzyżowanie wyselekcjonowanych

odmian

- zastosowanie mutagenów - wykorzystanie mutacji, - krzyżowanie czystych odmian

- klonowanie - heterozja

Zadaniem hodowli roślin jest ulepszanie roślin uprawnych i tworzenie nowych odmian, podobnie

jak w hodowli zwierząt wykorzystano wiele nauk a przede wszystkim genetykę.

Zaniechanie pracy nad ulepszaniem istniejących odmian (hodowli zachowawczej) prowadzi do

szybkiego pogorszenia się materiału siewnego i spadku plonów. Natomiast tworzenie nowych

odmian - (hodowla twórcza) należy uznać za najszybszy i najbardziej istotny czynnik

zwiększenia plonów u roślin.

Podobnie jak w hodowli zwierząt można osiągnąć lepsze wyniki w uprawie roślin poprzez

polepszenie warunków środowiskowych, wpływających na fenotyp. Czynnikiem wpływającym

głównie na uprawę jest gleba a przede wszystkim zawartość w niej niezbędnych do życia makro

i mikroskładników. Wieloletnim efektem zabiegów uprawnianych jest zmiana 3 zasadniczych

elementów składowych gleby fazy stałej, płynnej i gazowej. Wynikiem tego są zmiany

stosunków powietrznych, wodnych i termicznych w roli a także biotycznych.

Pielęgnowanie roślin uprawnych polega na zabiegach, które eliminują niekorzystne warunki lub

je ograniczają.

Pozbawione pielęgnacji rośliny nie dają wysokich plonów, mogą także całkowicie wyginąć.

Wadliwe zmianowanie obniża plony, jak również prowadzi do powstawania chorób

płodozmianowych. Ułożenie racjonalnego zmianowania zapewni dooślinom najlepsze

warunkbójc wzrostu i rozwoju i uzyskania z nich wysokich plonów. Zmianowanie składa się z

kilku członów (2-4) w skład, których wchodzą roślina niezbożowa a poniżej kłosowa np.:

1) ziemniak - owies 2) łubin - żyto

Oddziaływanie środowiska może w bardzo poważnym stopniu przesunąć wartość cechy w

kierunku dodatnim lub ujemnym.

Przekonujące doświadczenie na wpływ czynników dziedzicznych i środowiskowych na skutek

selekcji przeprowadził na początku XX w. genetyk Johansen.

Prowadził on selekcję na masę i ciężar nasion fasoli. Badany materiał wykazywał dużą

zmienność pod względem masy (nasiona duże, średnie, małe). Wybrał nasiona duże i małe,

które wysiano osobno i okazało się, że nasiona pochodzące z roślin otrzymanych z nasion

dużych są większe niż nasiona otrzymane fasoli małej.

Doświadczenie wykazało, że cecha ciężaru jest dziedziczna, a selekcja prowadzona na tę cechę

skuteczna. W następnym doświadczeniu Johansen wybrał nasiona duże i małe pochodzące od

tej samej rośliny, po czym wysiał oddzielnie. Po zebraniu okazało się, że średnia masa nasion

fasoli pochodzącej z nasion dużych i małych nie różni się od siebie, czyli wniosek-selekcja nie

była skuteczna w tym wypadku.

Wyjaśniło się to w ten sposób, że fasola jest rośliną samopylną, czyli rośliny potomne pochodzą

od jednej i tej samej rośliny rodzicielskiej. Samozapłodnienie u osobników symopylnch powoduje

homozygotyczność osobników w populacji. Brak zróżnicowania genetycznego w potomstwie

rośliny samopylnej nie jest skutkiem samozapłodnienia, lecz homozygotycznośći rośliny

macierzystej. Homozygotyczność jest następstwem stosowanego przez kilka pokoleń

samozapłodnienia. Potomstwo rośliny samopylnej tworzy tzw. linię czystą, w obrębie której

wszystkie osobniki są genetycznie jednakowe.

Spadek heterozygotyczności występuje, więc na skutek samozapłodnienia. Rozważanie na

temat skutków samozapłodnienia są niezbędne dla zrozumienia doświadczenia Johansena.

W I przypadku wybierał z próby nasiona małe i duże, czyli miał do czynienia ze zróżnicowaną

genetycznie populacją tzn. nasiona duże różniły się od małych genetycznie i przekazywały te

cechy potomstwu.

W przypadku drugim nasiona pochodziły z jednej rośliny, czyli genetycznie były jednakowe, a

różnice wielkości wynikały wyłącznie z przyczyn środowiskowych.

WNIOSEK: z doświadczenia Johansena - Selekcja w obrębie czystej linii jest nie skuteczna, a

modyfikacje w tym przypadku pochodzą od warunków środowiskowych i zmiany te nie są

dziedziczne.

Krzyżowanie polega na kojarzeniu 2 genetycznie różnych osobników prowadzących do

powstania mieszańców, które mają inne kombinacje cech niż rodzice i stanowią materiał

wyjściowy do wyhodowania nowych odmian.

Wybrane rośliny do krzyżowania mogą być blisko spokrewnione (np.: należą do 1 odmiany)

mogą też pochodzić z różnych odmian populacji lub gatunków, a nawet rodzajów. Na podstawie

stopnia pokrewieństwa wyróżnia się:

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: