Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Биология / Научные работы / Научно - исследовательская работа по биологии на тему: "Оценка полиплоидных растений на примере Петунии"

Научно - исследовательская работа по биологии на тему: "Оценка полиплоидных растений на примере Петунии"


  • Биология

Поделитесь материалом с коллегами:

Министерство образования Пензенской области

ГАПОУ ПО «Пензенский многопрофильный колледж»

отделение коммунального хозяйства управление земельными ресурсами.





Научно – исследовательская работа


«Оценка полиплоидных растений на примере Петунии»

hello_html_5d9d6570.jpg


Выполнила: студентка 1 курса

специальности 21.02.04 «Землеустройство»

Краева Наталья

Научный руководитель:

преподаватель биологии

Воронкова С.В.






Пенза 2015 г.





Содержание

Введение …………………………………………………………………………3

I.Теоретический этап

1. Полиплоидия – как основной метод отбора в искусственных условиях…5

1.1 Основные методы в селекции растений …………………………………..5

1. 2 Роль полиплоидии в видообразовании……………………………………6

1. 3 Искусственное получение полиплоидных растений …………………….7

1. 4 Значение полиплоидии в селекции растений ……………………………8

II.Практический этап

2. Эксперимент и его результаты……………………………………………...10

2.1 Объекты и методика исследования………………………………………..10

2.2 Применение метода полиплоидии у растений на примере петунии ……11

2.3 Рекомендации по искусственному получению полиплоидных растений в домашних условиях……………………………………………………………..13

Заключение……………………………………………………………………..14

Литература ……………………………………………………………………..15









2



Введение

Селекция — это наука о путях создания новых и улучшения уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для практики признаками и свойствами.  Возникновение селекции как науки связано с необходимостью решения такой глобальной, жизненно важной проблемы всего человечества, как продовольственная проблема. Для ее решения нужно не только постоянно совершенствовать традиционные методы ведения сельского хозяйства (интенсивная обработка почвы, внесение оптимальных доз минеральных и органических удобрений, осуществление комплекса мер по сохранению и повышению плодородия почв и др.), но и использовать новые научные методы производства продуктов питания в условиях интенсивного земледелия. 

Доказано, что вклад селекции в повышение в два раза урожайности основных сельскохозяйственных культур, достигнутое за последнюю четверть века в развитых странах, составляет около 50%. Так называемую «зеленую революцию» в земледелии Мексики, Индии и ряда других стран совершило внедрение низкорослых (с высотой стебля 100—110 см), полукарликовых (80—100 см) и карликовых (60—80 см) сортов риса, пшеницы и др. Они характеризуются не только высокой устойчивостью к полеганию, но и высокой продуктивностью колоса, главным образом за счет повышенного количества в нем зерновок. Такие сорта обеспечивают урожайность выше 60 ц/га.

Мы заинтересовались этим вопросом и решили провести исследование. В ходе нашего исследования мы поставили перед собой цель.

Цель исследования: выяснить роль и значение полиплоидных растений на примере Петунии.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

  1. Проанализировать научно - методическую литературу по вопросам метод полиплоидии у растений.


3


  1. Выяснить роль и значение полиплоидных растений.

  2. Определить полезность полиплоидии у растений на примере Петунии

  3. Разработать рекомендации по искусственному получению полиплоидных растений в домашних условиях

Для решения поставленных задач использовались следующие методы: изучение научной литературы, наблюдение и эксперимент, а также использовались приёмы: сопоставления, доказательства, обобщение, анализ.

Актуальность и новизна выбранной темы обосновывается следующим: многие культурные растения полиплоидны, т. е. содержат более двух гаплоидных наборов хромосом. Среди полиплоидов оказываются многие основные продовольственные культуры; пшеница, картофель, овес. По утверждению специалистов это позволило решить весьма актуальные проблемы:

  • устойчивость полиплоидных растений к действию неблагоприятных факторов;

  • повышению урожайности

Гипотеза: многие полиплоидные гибриды обладают более интенсивной окраской листьев, более устойчивы к вирусным и другим болезням, способны лучше переносить суровые климатические условия (среди всех цветковых растений в арктических широтах полиплоиды составляют более 70%, на Памире - 86%, на Алтае - 65%) и лучше приспособлены к неблагоприятным местам обитания; они могут устоять перед более широким диапазоном температур и влажности, чем диплоиды. А вот действительно ли это так мы и решили проверить.

Практическое значение: заключается в том, что полученные результаты дают возможность проинформировать население о искусственному получению полиплоидных растений в домашних условиях




4


1. Полиплоидия – как основной метод отбора в искусственных условиях

    1. Основные методы в селекции растений

Основными методами селекции растений являются отбор и гибридизация.

В селекции различают два основных вида искусственного отбора:

  1. Массовый отбор — это выделение группы особей, сходных по одному или комплексу желаемых признаков, без проверки их генотипа.

Основным достоинством данного метода является то, что он технически прост, экономичен и позволяет сравнительно быстро улучшать местные сорта, а его недостаток состоит в невозможности индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.

  1. Индивидуальный отбор (по генотипу) - это получение и оценивание потомства каждого отдельного растения в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. В результате индивидуального отбора увеличивается число гомозигот, т. е. полученное поколение становится генетически однородным.

Методы гибридизации (типы скрещивания) в селекции. Все разнообразие типов скрещивания сводится к инбридингу и аутбридингу. 

  1. Инбридинг - это близкородственное (внутрисортовое) скрещивание. Родственное скрещивание применяют в тех случаях, когда желают перевести большинство генов сорта в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков.

  2. Аутбридинг - неродственное (межсортовое) скрещивание.

Метод полиплоидия - приводит к увеличению размеров клеток и всего растения вследствие умножения числа наборов хромосом. Кроме того, избыток хромосом повышает их устойчивость к патогенным организмам и ряду других неблагоприятных факторов, например, к радиации. Полиплоидные особи жизнеспособнее диплоидных.

hello_html_m1b2ee738.png


5

  1. 2 Роль полиплоидии в видообразовании

У растений новые виды достаточно легко могут образовываться с помощью полиплоидии — мутации удвоения хромосом. Возникшая таким образом новая форма будет репродуктивно изолирована от родительского вида, но благодаря самооплодотворению сможет оставить потомство. Среди растений есть немало примеров близкородственных видов, отличающихся друг от друга кратным числом хромосом, что указывает на их происхождение путем полиплоидии. Так, у картофеля, есть виды с числом хромосом, равным 12, 24, 48 и 72; у пшеницы — с 14, 28 и 42 хромосомами.


hello_html_m25cd9283.jpg

Полиплоиды обычно устойчивы к неблагоприятным воздействиям, и в экстремальных условиях естественный отбор будет благоприятствовать их возникновению. Так, на Шпицбергене и Новой Земле около 80% видов высших растений представлены полиплоидными формами.







6


  1. 3 Искусственное получение полиплоидных растений

Человек давно использует полиплоидию для выведения высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений. Сначала это делалось бессознательно: просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же особенно крупные плоды. С появлением генетики выяснилось, что такие гиганты – природные полиплоиды и, следовательно, их отбор – это выделение полиплоидного сорта из предкового, диплоидного вида. Факторы, влияющие на митоз и мейоз, вызывающие полиплоидию: изменение температуры, влияние радиации, механические воздействия – пасынкование, декапитация (удаление точки роста стебля у растений).

Особенно популярным является колхицин – алкалоид, выделяемый из растения безвременника осеннего – Colchicum autumnale. Колхицином обрабатывают точки роста растений.

История колхицина. Первые знания о колхицине уходят своими корнями в древнюю историю и мифологию Греции, Индии и Египта. Колхицин (Colchicinii) назван в честь земли Колхиды, которая находится в восточной части Черного моря. Где все ее побережье ранней осенью покрывается яркими розовыми и голубыми цветками безвременника или, как его еще

называют - крокуса осеннего, безвременника лугового.

Колхицин в своей настоящей роли, как митотический яд и как средство для биологического исследования было обнаружено в 1931 году в Брюсселе (Бельгия), в лаборатории профессора Дастина (A.R.Dustin), который долгое время исследовал митоз. Метод колхицинирования стал потрясением для агрономов. То, что техника использования колхицина оказалась простой, посодействовало интересу ее быстрого распространения и использования.

7


1. 4 Значение полиплоидии в селекции растений

Многие культурные растения полиплоидны, т. е. содержат более двух гаплоидных наборов хромосом. Среди полиплоидов оказываются многие основные продовольственные культуры; пшеница, картофель, овес. Поскольку некоторые полиплоиды обладают большой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов и хорошей урожайностью, их использование и селекции оправдано.

Методом полиплоидизации отечественные селекционеры создали ранее не встречавшуюся в природе ржано-пшеничную форму — тритикале. Создание тритикале - нового вида зерновых, обладающего выдающимися качествами, — одно из крупнейших достижений селекции. Он был выведен благодаря объединению хромосомных комплексов двух различных родов — пшеницы и ржи. Тритикале по урожайности, питательной ценности и другим качествам превосходит обоих родителей. По устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и наиболее опасным болезням она превосходит пшеницу, не уступая ржи.

Рожь

hello_html_24b2f71d.jpg

Пшеница

hello_html_7cca49f7.jpg

Тритикале

hello_html_17648e7d.jpg

В настоящее время генетики и селекционеры создают всё новые формы злаков, плодовых и других культур с использованием полиплоидии.

Полиплоидия, увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.


8


Она может возникнуть при нерасхождении хромосом в мейозе. В этом случае половая клетка получает полный (нередуцированный) набор хромосом соматической клетки (2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) образуется триплоидная зигота (3n), из которой развивается триплоид. Если обе гаметы несут по диплоидному набору, возникает тетраплоид. Полиплоидные клетки могут возникнуть в организме при незавершённом митозе: после удвоения хромосом деления клетки может не происходить, и в ней оказываются два набора хромосом. У растений тетраплоидные клетки могут дать начало тетраплоидным побегам, цветки которых будут вырабатывать диплоидные гаметы вместо гаплоидных. При самоопылении может возникнуть тетраплоид, при опылении нормальной гаметой – триплоид. При вегетативном размножении растений сохраняется плоидность исходного органа или ткани. 

Полиплоидные растения часто более жизнеспособны и плодовиты, чем нормальные диплоиды. Об их большей устойчивости к холоду свидетельствует увеличение числа видов-полиплоидов в высоких широтах и в высокогорьях. 

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала. С этой целью используют специальные мутагены (напр., алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе. Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и др. культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам. 








9


II. Практический этап

  1. Эксперимент и его результаты

    1. Объекты и методика исследования

Объектам нашего исследования стала Петуния (Petunia grandiflora) - с розовыми цветками и Петуния Браво Скай Блу - с голубыми цветками.

Оборудование и реактивы:

Для проведения эксперимента нам потребуются: семена петунии, емкость с почвой, колхицин – растительный алколоид.






















10

2.2 Применение метода полиплоидии у растений на примере Петунии.

        1. Приготовление исходного раствора колхицина:

Колхицин не вызывает мутации гена, как например рентгеновские лучи, а только изменяет, удваивает хромосомное число клетки. Концентрации рабочего раствора колхицина, используемого для стимулирования полиплоидизации, обычно имеют 0, 01 % , 0,02 % , 0, 25 % , 0,5 % , 1 %. Применение которых, будет зависеть от вида ткани и способа обработки.

Сок лучше готовить непосредственно перед посевом. Не забывать о мерах безопасности! Оптимальный процент колхицина в растворе для получения полиплоидов - 0,1-0,2% - соответственно, надо разбавить водой наш раствор (сок) наполовину или на четверть. Налить 10 мл дистиллированной воды в мерный цилиндр. Взвешиваем на мерных весах 100 мг колхицина. Аккуратно ссыпаем порошок колхицина в бутылочку добавляем воду, плотно закрываем и встряхиваем. Порошок колхицина хорошо растворяется в воде . Мы получили 1% раствор колхицина. 

11

Во время обработки растения защищают от прямого солнечного света, поддерживают повышенную влажность, чтобы колхицин дольше не испарялся. В первом поколении после обработки колхицином можно различить диплоидные и тетраплоидные растения по размеру цветков.


Диплоидные растения


hello_html_70cb4f19.jpg

Тетраплоидные растения


hello_html_m71080c00.jpg


Вывод. Поставив наш эксперимент, мы выяснили:

        1. Полиплоиды дают разное потомство - это и гигантизм (в основном), и карликовость.

        2. Полиплоиды - это и укрупнение (в основном), и уменьшение, и уродства цветка. Рецепт один - отбор.

        3. Полиплоиды - это и увеличение (в основном) количества цветков на цветоносе, и уменьшение.

        4. Полиплоиды - это изменение зимостойкости растений - практически всегда в сторону увеличения.

        5. Полиплоиды - это и изменения в жизненном цикле растений - двулетники часто превращаются в малолетники (3-4 года).

        6. Полиплоиды - это и изменение количества лепестков, и недоразвитые, и махровые красавцы.


12



    1. Рекомендации по искусственному получению полиплоидных растений в домашних условия

Хотите вырастить у себя на участке хороший урожай? Если в ваши планы не входит получить от растений сплошной лес из листьев и плоды горошинки, то все лето вы должны заниматься формированием растений. Для этого нужно научиться правильно, прищипывать (пасынковать) кусты.

              1. Решите, сколько стеблей будет у вашего куста. Это зависит от сорта рассады (высокорослые или ограниченные по высоте) и места ее выращивания. В теплицах растения формируют чаще всего в 1 стебель. Такая формировка снижает риск развития страшного заболевания томатов - фитофтороза. В условиях открытого грунта, можно позволить кустам расти в 2-3 стебля.

              2. Через несколько дней после высадки рассады внимательно осмотрите каждый кустик растения. Удалите все пасынки (боковые побеги, формирующиеся в пазухах листьев) у высокорослых форм. У детерминантных (ограниченных по высоте) сортов оставьте один пасынок под первой цветочной кистью и две над ней.

              3. Каждые 5-7 дней проводите пасынкование. Очень тщательно проверяйте растения. Незамеченный пасынок быстро растет и вытягивает все силы куста на себя, замедляя созревание уже завязавшихся плодов на других стеблях.

              4. В середине лета для получения раннего урожая прищипните на выборочных высокорослых кустах верхнюю точку роста – отрежьте верхушку главного стебля, оставив 2-3 листочка после 6 цветочной кисти. На детерминантных сортах на каждом из стеблей должно быть по 2-3 цветочные кисти. При большем количестве оставленных цветочных кистей, может получиться много недозрелых и мелких плодов.





13


Заключение

Положительные эффекты полиплоидии связаны с увеличением числа копий одного и того же гена в клетках и соответственно, в увеличении дозы (концентрации) ферментов. Однако, несмотря на то, что много полиплоидов уже разработано, они всегда будут оказываться ниже своих диплоидных предшественников. Соматические удвоения не вводят какой либо новый генетический материал, а скорее создают дополнительные копии существующих хромосом. Это дополнительное ДНК должно быть воспроизведено с каждым делением клетки. Высокий уровень полиплоидов в химерных тканях, может привести к уродливым формам и чахлым растениям, к угнетению физиологических процессов, что возможно в результате генетической избыточности и соматической нестабильности.

Несмотря на недостатки соматически индуцированных полиплоидов они могут быть полезны для использования в программах разведения для повышения степени гетерозиготности и выбора желаемых качеств. Необходимо помнить, что в преобразованной форме присутствуют не только двойная доза доминирующих генов, а и удваиваются рецессивные характеристики.

Полиплоидия - наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Широко распространена у растений. У многих полиплоидных форм растений более крупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, отличные от исходных форм сроки цветения и плодоношения. На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (напр., сахарной свеклы).






14


Список литературы


1. Биологическая энциклопедия. /Составитель С.Т. Исмаилова. — М.: Аванта+, 1996.

2. Богданова Т.Л. Биология. Пособие для поступающих в ВУЗы. — М., 1991.

3. Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. — М.: Юнити, 2000.

4. Биологический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1989.




















15


Автор
Дата добавления 14.05.2016
Раздел Биология
Подраздел Научные работы
Просмотров186
Номер материала ДБ-080487
Получить свидетельство о публикации


Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх