ГДЗ: Параграф § 68 / Биология 10 класс

Мутагенез — это процесс возникновения изменений в наследственном материале организма (мутаций). Различают:

• Спонтанный (естественный) мутационный процесс: Возникновение мутаций в природных условиях без специального вмешательства. Частота его низка.
• Экспериментальный (искусственный) мутагенез: Искусственное индуцирование мутаций у организмов под действием целенаправленно применяемых мутагенов (физических или химических). Главное отличие — в

  высокой частоте и управляемости получения мутаций, что необходимо для селекционной работы.

Цели экспериментального мутагенеза:

• Получение исходного материала: Создание большего разнообразия наследственных изменений (мутаций), из которых селекционер может отбирать ценные формы.

• Повышение частоты мутаций: Искусственное увеличение скорости возникновения мутаций, что ускоряет селекционный процесс.

Способы получения мутаций (мутагены):

• Физические мутагены: Ионизирующее излучение (рентгеновские лучи, «лучи радия», гамма-лучи).

• Химические мутагены: Этиленимин, азотистый иприт и другие химические соединения, вызывающие изменения в ДНК.

Примеры:

• Радиационный мутагенез: Выведен сорт яровой пшеницы «Новосибирская 67» с повышенной урожайностью и толстой соломиной (обработка семян рентгеновскими лучами).

• Химический мутагенез: Получены высокомасличные сорта подсолнечника, безалкалоидные сорта люпина.

• Мутагенез микроорганизмов: Созданы высокопродуктивные штаммы-продуценты антибиотиков, использующие как химические, так и физические мутагены.

Сорта культурных растений:

• Пшеница: Высокоурожайные карликовые и полукарликовые сорта, а также сорт «Новосибирская 67» (радиационный мутагенез).

• Люпин: Безалкалоидный сорт.

• Подсолнечник: Высокомасличные сорта с необычным составом масла.

• Рис: Карликовые и полукарликовые сорта, устойчивые к полеганию.

• Хлопчатник: Сорта с высокопродуктивным волокном высокого качества.

Штаммы микроорганизмов:

• Созданы новые штаммы плесневых грибов, которые являются продуцентами антибиотиков, превосходящие исходные формы по продуктивности в тысячи раз (радиационный и химический мутагенез).

Объяснение выражения П. М. Жуковского:

Выражение «человека кормят и одевают полиплоиды» подчёркивает огромное практическое значение полиплоидных форм в сельском хозяйстве. Полиплоиды (организмы с увеличенным кратно хромосомным набором) часто имеют следующие ценные признаки:

• Крупные размеры: Увеличенные плоды, семена, листья и корнеплоды, что напрямую влияет на урожайность.
• Повышенное содержание веществ: Например, больше сахара (сахарная свёкла) или белка (пшеница), что «кормит» человека.
• Качество волокна: Улучшенное качество волокна у хлопчатника или шёлка у тутового шелкопряда, что позволяет «одевать» человека.
• Устойчивость: Повышенная жизнеспособность и устойчивость к болезням и неблагоприятным условиям.

Основные методы получения полиплоидов:

1. Воздействие колхицином:

• Суть: Обработка семян, проростков или вегетативных органов алкалоидом колхицином.
• Механизм: Колхицин разрушает веретено деления во время митоза, что препятствует расхождению хромосом. В результате клетки переходят в интерфазу с удвоенным набором хромосом, становясь полиплоидными (например, из диплоида (\( 2n \)) образуется тетраплоид (\( 4n \))).

2. Температурные воздействия:

• Суть: Применение высоких или низких температур (тепловой шок) на гаметы или зиготы.
• Механизм: Может нарушать процесс мейоза или митоза, приводя к образованию нередуцированных гамет или слиянию ядер. Например, нагревание половых клеток тутового шелкопряда для получения полиплоидной формы.

3. Использование химических веществ, кроме колхицина:

• Суть: Применение других химических веществ, которые могут нарушать деление клетки.

Получение полиплоидных форм у животных в селекции — это более сложная задача, чем у растений. Однако есть успешные примеры:

• Тутовый шелкопряд: Выведена полиплоидная порода, продуцирующая шёлк, путём слияния ядер и цитоплазмы половых клеток (автор — Б. Л. Астауров). Эта форма размножалась партеногенезом.
• Карпообразные рыбы: Выведены полиплоидные формы рыб.
• Птицы: Выведены полиплоидные породы индеек.