Мутагенез

Сельское хозяйство

Искусственный мутагенез широко используется в сельском хозяйстве для улучшения сортов и гибридов различных культурных растений. Одна из основных причин применения искусственного мутагенеза в сельском хозяйстве заключается в возможности получения новых растительных форм, обладающих улучшенными агрономическими и качественными характеристиками.

Благодаря искусственному мутагенезу удалось получить новые сорта растений, которые отличаются устойчивостью к болезням и вредителям, повышенной урожайностью, лучшими товарными качествами (например, вкусом, цветом, формой и т. д.), а также адаптированностью к различным климатическим условиям и почвенным характеристикам.

Искусственный мутагенез позволяет ускорить и улучшить процесс селекции растений. Ученые могут создавать множество мутантных линий, а затем отбирать наиболее перспективные индивидуумы с желательными признаками для дальнейшего разведения. Это позволяет селекционерам значительно сократить время, затрачиваемое на разработку новых сортов, и улучшить результаты селекции.

Использование искусственного мутагенеза в сельском хозяйстве также способствует улучшению устойчивости растений к различным стрессовым факторам, таким как засуха, низкая температура, повышенная солнечная радиация и другие агрессивные условия. Это позволяет растениям выживать и продолжать рост и развитие даже в неблагоприятных условиях, что имеет большое значение для сельского хозяйства в целом.

Примечания

1. Фриз Г. де, Избр. произв., пер. , М., 1932
2. Коржинский С., Гетерогенезис и эволюция. К теории происхождения видов, СПБ, 1899 (Записки АН. Серия 8. Отдел физико-математич., т. 9, № 2)
3. Мутационная теория //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
4. С. Г. Инге-Вечтомов. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа. 1989. 591 с.
5. Pham P., Bertram J. G, O’Donnell M., Woodgate R., Goodman M. F. A model for SOS-lesion-targeted mutations in Escherichia coli // Nature. — 2001. — 408. — P. 366—370.
6. Watson J. D., Crick F. H. C. The structure of DNA // Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. — 1953. — 18. — P. 123—131.
7. Полтев В. И., Шулюпина Н. В., Брусков В. И. Молекулярные механизмы правильности биосинтеза нуклеиновых кислот. Компьютерное изучение роли полимераз в образовании неправильных пар модифицированными основаниями // Молек. биол. — 1996. — 30. — С. 1284—1298.
8. Cannistraro V. J., Taylor J. S. Acceleration of 5-methylcytosine deamination in cyclobutane dimers by G and its implications for UV-induced C-to-T mutation hotspots // J. Mol. Biol. — 2009. — 392. — P. 1145—1157.

Искусственный мутагенез в селекции

Искусственный и естественный мутагенез

Эксперименты в этой области начались ещё около сотни лет назад, в конце 20-х годов XX века. Именно тогда селекционерами была доказана полезность некоторых мутантных сортов пшеницы, которые им удалось получить с помощью искусственного мутагенеза. Правда, эта тема всё равно не пользовалась популярность, вплоть до 50-х годов, когда достижения в области ядерной физики и химии сделали индуцированный мутагенез востребованным в селекции растений и животных. В настоящее время эксперименты продолжаются, и цели у них могут быть самые разные. Для растений это улучшение их неприхотливости, увеличение стойкости к грибковым инфекциям, увеличение количества собираемого урожая и т.п. 

50 интересных фактов о моллюсках

Краткое содержание поэмы «Мёртвые души» Гоголя. Главная мысль.

Основные направления искусственного мутагенеза в селекции

• Вызов мутационной изменчивости. Это помогает получить множество мутантных форм для их дальнейшего изучения. Всё по принципу “возможно, среди целой кучи неудачных результатов найдётся что-нибудь полезное”.
• Исправление недостатков. Иногда селекционеры целенаправленно выводят мутантную форму какого-нибудь растения, которая поможет исправить недостатки существующих сортов. Например, получение нового сорта кукурузы, более устойчивого к некоторым заболеваниям, свойственным этим растениям.
• Особые задачи. Это может быть практически что угодно – увеличение рекомбинации генов, перенос фрагментов хромосом одних видов растений к другим, и так далее.

Виды мутагенеза

Все мутации происходят под воздействием мутагенов, которые приводят к увеличению частоты мутаций у растений. Исходя из вида мутагена, мутагенез бывает:

Радиационный происходит под действием ионизирующего облучения, коротковолнового ультрафиолетового и СВЧ излучения. Влияние излучения приводит к появлению свободных радикалов, которые воздействуют на организм на клеточном уровне.

Под действием различных химических веществ (альдегиды, нитриты, гидроксиламин, азотистые соединения) происходит химический мутагенез. Химические вещества вступают в реакцию с нуклеиновыми основаниями, приводя к нарушению принципа комплементарности ДНК.

Биологический происходит под действием вирусов, чистых ДНК, антивирусных вакцин. Механизм действия биологических факторов не вполне ясен, но они вызывают нарушение процессов рекомбинации.

Примеры и особенности

Искусственный мутагенез является мощным инструментом генетической инженерии, которое позволяет создавать новые виды и изменять существующие организмы. Вот некоторые примеры и особенности искусственного мутагенеза:

1. Мутации с точечными заменами

Одним из примеров искусственного мутагенеза является внесение точечных замен в генетический код организма. Это может быть изменение одного аминокислотного остатка в белке или замена нуклеотида в ДНК. Такие мутации могут приводить к изменению свойств организма, например, усилению или ослаблению его фенотипических характеристик.

2. Встраивание генов из других организмов

Благодаря искусственному мутагенезу, можно встраивать гены из других организмов в геном целевого организма. Например, в геном растения можно внести ген, отвечающий за сопротивление к определенным болезням или вредителям. Такие генетически модифицированные организмы (ГМО) могут обладать новыми полезными свойствами.

3. Увеличение устойчивости к стрессу

С помощью искусственного мутагенеза можно увеличить устойчивость организма к различным стрессорам, таким как высокие температуры, засуха или пестициды. Путем внесения соответствующих мутаций в гены, ответственные за стрессовую реакцию, можно создать организмы, способные переносить экстремальные условия среды.

4. Создание синтетических биологических систем

Искусственный мутагенез позволяет создавать синтетические биологические системы, которые не существуют в природе. Например, ученые могут изменять гены вирусов или бактерий таким образом, чтобы они выполняли определенные функции, например, синтезировали полезные вещества или разлагали вредные вещества.

5. Изучение генетических механизмов

Искусственный мутагенез позволяет исследовать генетические механизмы организмов и понимать, какие гены отвечают за определенные фенотипические характеристики. Путем введения мутаций в гены и наблюдения за изменениями в организме можно получить ценную информацию о работе генетических систем.

6. Биомаркеры и медицина

Искусственный мутагенез находит применение и в медицине. Благодаря искусственным мутациям в геномном ДНК человека, исследователи могут определить гены, отвечающие за различные заболевания. Такие гены могут служить биомаркерами, помогающими в диагностике и определении риска развития заболеваний.

Примеры и особенности искусственного мутагенеза
Примеры
Особенности

Мутации с точечными заменами
Могут приводить к изменению фенотипических характеристик организма
Встраивание генов из других организмов
Позволяет создавать ГМО с новыми свойствами
Увеличение устойчивости к стрессу
Создает организмы, переносящие экстремальные условия среды
Создание синтетических биологических систем
Позволяет создавать системы с определенными функциями
Изучение генетических механизмов
Помогает понять работу генетических систем организмов
Биомаркеры и медицина
Используются для диагностики и определения риска заболеваний

ТИПЫ СОРТОВ

Все сорта делятся на две базовые группы:

1. Местные сорта — сорта, созданные путем естественного и/или простейшего искусственного отбора в процессе возделывания культуры в конкретной местности. Такие сорта также назваются народными. Они обладают большой неоднородностью по морфологическим признакам и потребительским свойствам.

2. Селекционные сорта — сорта выведенные искусственно с помощью методов научной селекции. Они отличаются существенно большей однородностью по морфологическим признакам и свойствам.

Селекционные сорта в свою очередь по технологии селекции из исходного материала подразделяются на следующие субкатегории:

2.1. Сорт-популяция — сорт, полученный путем размножения большого числа растений, отобранных из исходного материала по заданным признакам. Эти сорта по схеме отбора эквивалентны местным, поэтому также обладают большой неоднородностью.

2.2. Линейный сорт — сорт, полученный путем размножения одного отобранного растения. Линейные сорта обладают существенно большей однородностью, чем сорта-популяции.

По технологии создания мутаций исходного материала селекционные сорта подразделяют на следующие категории:

2.A. Мутантный сорт — сорт, полученный путем отбора из популяций, полученных под воздействием мутагенных факторов. Данная технология имеет ограниченное применение в силу значительной сложности и трудоемкости.

2.B. Гибридный сорт — сорт, полученный путем гибридизации (скрещивания) двух или более сортов. Это наиболее востребованная технология селекции, поскольку она достаточно проста и эффективна, в т.ч. позволяет получать гетерозисные сорта, превосходящие по полезным свойствам родительские растения. На сегодня большинство сортов получают путем гибридизации.

2.C. Полиплоидный сорт — сорт, полученный путем кратного увеличения числа хромосом в ядре клетки, что позволяет резко улучшить качественные показатели сорта.

2.D. Генно-модифицированный сорт — сорт, полученный путем генной инженерии. В РФ сорта данного типа для культивирования не разрешены.

2.E. Сорт-клон — сорт, полученный путем размножения отобранного для сорта растения вегетативным способом — черенками, клубнями, луковицами, клубнелуковицами, корневищами и пр. При таком способе полностью сохраняется генетическая идентичность родителей и потомства, поэтому сорта — клоны в первых поколениях обладают очень высокой степенью однородности.

Внимание! Во многих популярных публикациях и даже в учебниках систематизация сортов по типам излагается недостаточно четко, в связи с чем часто допускаются ошибочные трактовки, в т.ч. противопоставление понятий сорт, селекционный сорт и сортовые культуры (семена) понятию гибрид, что неправомерно

Необходимо четко уяснить, что гибрид — это категория селекционного сорта, причем наиболее распространенная, а сорт — общее понятие, объединяющее все описанные выше типы сортов (см. определение в начале обзора). Понятие же сортовые культуры является некорректным, т.к. культуры — это культурные растения, и они обязательно характеризуются сортом, который в т.ч. подлежит обязательной регистрации в Государственном реестре селекционных достижений (см. обзор О Госсортреестре).

Сорт может быть районированным, т.е. ориентированным на определенные регионы допуска территории РФ на основании результатов проведенных сортоиспытаний. Большинство сортов, зарегистрированных в Госсортреестре, являются районированными.

Лучшие районированные сорта могут быть установлены в качестве стандартов качества для их регионов допуска. Такие сорта называются стандартными и часто указываются в характеристках близких сортов вида в качестве эталона сопоставления.

Более подробно о технологиях селекции и особенностях тех или иных категории сортов см. в специальных публикациях Библиотеки по тематике ФитоЦентра

Методы селекции микроорганизмов

Генетическая инженерия

Генетическая инженерия — метод, который дает возможность внедрять необходимый наследственный материал, полученный из клетки одного организма, в геном другого. Образованные таким путем микроорганизмы называются трансформированными.

В генной инженерии чаще всего используется Escherichia coli, бактерия, обитающая в кишечном тракте человека. Благодаря ей продуцируется гормон роста — соматотропин, инсулин, который прежде можно было получить только из клеток поджелудочных желез домашних животных, интерферон, используемый для лечения вирусных заболеваний.

Процесс получения трансформированных микроорганизмов делится на ряд последовательных стадий.

Генетическая инженерия

Стадии получения трансформированных микроорганизмов

Поиск нужных генов и вырезание их из генома. Это возможно благодаря действию специфичных ферментов — рестриктаз.

Образование субстрата — особой конструкции, в ее составе необходимая закодированная характеристика будет встроена в геном другой клетки. Для формирования субстрата используют двухцепочечные кольцевые молекулы (плазмиды).

Ген встраивают в плазмиду под действием ферментов, которые осуществляют лигирование – соединение двух молекул. Генетическая конструкция состоит из определенных частей — это промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор, которые нужны для контроля генов. В структуре новообразованной конструкции находятся также маркерные гены, которые обеспечивают проявление новых характеристик, отличающих ее от первичных клеток.

Трансформация — введение новой генетической информации в геном микроорганизма.

Скрининг — сортировка бактерий, выбор организмов с успешно внедренными характеристиками.

Дальнейшее размножение полученных бактерий.

Искусственный мутагенез

Для получения желаемых мутаций на микроорганизмы воздействуют рентгеновскими лучами, ультрафиолетом, химическими соединениями, что повышает скорость мутирования и его эффективность.

Искусственный отбор

Проводят отбор штаммов с высокой синтезирующей активностью.

Перед отбором производительных штаммов, селекционер длительное время работает с первоначальным геномом клеток. Используются разные методы перестройки генома: конъюгация, трансдукция, трансформация.

Конъюгация – перенос части генетического материала при непосредственном контакте двух бактериальных клеток, дала возможность создать штамм, который может утилизировать углеводороды нефти.

Амплификация — умножение числа копий необходимого гена. Благодаря амплификации многократно удалось повысить синтез антибиотиков.

Стимуляция мутаций — необходимый этап в селекции. Изменения генома микроорганизмов возникают не так часто как в клетках растений и животных. Но возможность выделения этой мутации у бактерий гораздо выше, чем у других организмов, потому что получить миллиарды колоний микроорганизмов можно легко и быстро.

Отбор по производительности (например, бактерий синтезирующих антибиотики) происходит по степени влияния трансформированного штамма бактерии на рост и размножение болезнетворного микроорганизма. Их селят на питательную среду и определяют активность штамма по диаметру очага, где рост патологических бактерий замедлен или отсутствует. Для дальнейшей работы используют самые продуктивные виды бактерий.

Так традиционные методы селекции микроорганизмов (мутагенез и искусственный отбор) дали возможность при селекции грибов Penicillium, ускорить синтез антибиотика пенициллина в тысячи раз соотносительно с первоначальным штаммом.

Естественный мутагенез

Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.

Мутационная теория Де Фриза и Коржинского

Мутационная теория составляет одну из основ генетики. Она зародилась вскоре после переоткрытия Т. Морганом законов Менделя в начале XX столетия. Можно считать, что она почти одновременно зародилась в умах голландца Хуго Де Фриза (1903) и российского ботаника Сергея Коржинского (1899). Однако приоритет в первенстве и в большем совпадении изначальных положений принадлежит российскому ученому

Признание основного эволюционного значения за дискретной изменчивостью и отрицание роли естественного отбора в теориях Коржинского и Де Фриза было связано с неразрешимостью в то время противоречия в эволюционном учении Чарльза Дарвина между важной ролью мелких уклонений и их «поглощением» при скрещиваниях (см. кошмар Дженкина).. Основные положения мутационной теории Коржинского — Де Фриза можно свести к следующим пунктам:

Основные положения мутационной теории Коржинского — Де Фриза можно свести к следующим пунктам:

1. Мутации внезапны, как дискретные изменения признаков
2. Новые формы устойчивы
3. В отличие от наследственных изменений, мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг какого-либо среднего типа. Они представляют собой качественные скачки изменений
4. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными
5. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследуемых особей
6. Сходные мутации могут возникать неоднократно

Механизмы мутагенеза

Последовательность событий, приводящая к мутации (внутри хромосомы) выглядит следующим образом: происходит повреждение ДНК (если повреждение ДНК не было корректно репарировано, оно приведет к мутации); в случае, если повреждение произошло в незначащем (интрон) фрагменте ДНК или если повреждение произошло в значащем фрагменте (экзон) и, вследствие вырожденности генетического кода, не произошло нарушения, то мутации образуются, но их биологические последствия будут незначительными или могут не проявиться.

Мутагенез на уровне генома также может быть связан с инверсиями, делециями, транслокациями, полиплоидией и анеуплоидией, удвоением, утроением (множественной дупликацией) некоторых хромосом и т. д.

В настоящее время существует несколько подходов, использующихся для объяснения природы и механизмов образования точечных мутаций. В рамках общепринятой, полимеразной модели считается, что единственной причиной образования мутаций замены оснований являются спорадические ошибки ДНК-полимераз. В настоящее время такая точка зрения является общепринятой.

Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик предложили таутомерную модель спонтанного мутагенеза. Они объяснили появление спонтанных мутаций замены оснований тем, что при соприкосновении молекулы ДНК с молекулами воды могут изменяться таутомерные состояния оснований ДНК.

Образование мутаций замены оснований объяснялось образованием Хугстиновских пар.. Предполагается, что одной из причин образования мутаций замены основания является дезаминирование 5-метилцитозина.

Точечные мутации

Основная статья: Точечная мутация

Точечная мутация, или единственная замена оснований, — тип мутации в ДНК или РНК, для которой характерна замена одного азотистого основания другим. Термин также применяется и в отношении парных замен нуклеотидов. Термин точечная мутация включает также инсерции и делеции одного или нескольких нуклеотидов.

Ядерные и цитоплазматические мутации

• Ядерные мутации — геномные, хромосомные, точечные.
• Цитоплазматические мутации — связанные с мутациями неядерных генов, находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов.

Спонтанный мутагенез

Он возникает при естественных условиях развития, когда извне не действуют никакие мутагены.

Какие могут быть причины появления такого его вида:

• Экзогенные (или внешние): радиационные излучения, экстремально низкие или высокие температуры.
• Эндогенные (или внутренние). К таким относятся внезапно образующиеся в организме метаболиты, которые пробуждают образование мутационных процессов.

Так, например, в зонах арктического холода растительность обладает полиплоидной формой. Это зависит от того, что в период вегетации при аномально низких температурах у растений образуется ряд геномных мутаций.

Продолжительное время ученые считали, что факторами возникновения естественного мутагенеза являются космические волны и природные радиационные излучения. Однако в ходе проведенных исследований было установлено, что лишь незначительная доля спонтанного мутагенеза образуется под действием радиации.

Установлено, что причиной являются местные небольшие отклонения теплового движения частиц.

Особенности применения

Искусственный мутагенез оказался особенно эффективным по отношению к разным видам микроорганизмов, например, к бактериям или грибам. Все эти микроорганизмы активно применяются в производственной промышленности, а точнее, при создании биологических веществ, лекарственных препаратов и продуктов питания. Также они применяются при изготовлении корма для животных. Стоит отметить, что со временем область применения стремительно увеличивается.

Механизм мутагенеза

Получение плесневых грибков, к примеру, возможно в медицине за счет искусственного мутагенеза. Из этих грибков производят антибактериальные препараты, эффективность которых намного выше, чем исходных форм данной группы лекарств

Важность антибиотиков в современной медицине неоспорима: за многие годы использования они спасли жизнь нескольким миллионам пациентов

Виды мутагенов

Изучение искусственного мутагенеза помогло в создании новых штаммов, к которым относятся:

• протеины;
• аминокарбоновые кислоты;
• биотехнологические производные витаминов (продуценты).

Результаты изучения искусственного мутагенеза

Все вышеперечисленные компоненты успешно используются в области медицины

Согласно многочисленным прогнозам, степень важность микроорганизмов для человека возрастет в ближайшем будущем, из-за чего генетика микроорганизмов станет еще более значимой. Поэтому вопрос изучения искусственного мутагенеза остается открытым

Селекция микроорганизмов

Лечение грибка ногтя

Классификация искусственного мутагенеза

Как уже отмечалось ранее, искусственный мутагенез применяется для изучения белков. Но также он позволяет улучшать их свойства. Сам процесс можно разделить на несколько видов. Ниже представлены основные из них.

Таблица. Виды искусственного мутагенеза.

Название вида, фото	Описание
	Основывается на внесении изменений в ДНК микроорганизма путем ненаправленного мутагенеза. Для этой цели нужны мутагенные факторы, в качестве которых могут применяться разные физические или химические воздействия, например, радиация или ультрафиолетовые лучи.
	Суть данного вида мутагенеза заключается в том, что все мутации вносятся известные места ДНК. С этой целью проводится синтез одноцепочных молекул (в медицине их еще называют праймерами).
	Эффективный способ мутагенеза, в ходе которого вторая цепь достраивается на одноцепочной кольцевой ДНК. Процесс достигается за счет разрушения уридиновой матрицы во внутриклеточном пространстве, которая была получена для бактериальной плазмиды.
	Полимеразная цепная реакция (или ПЦР) дает возможность проводить мутагенез, используя для этого праймеры. Метод достаточно эффективный, учитывая, что специфичность последовательности ДНК снижается. ПРЦ также позволяет проводить случайный мутагенез.

Мутагенез не предусматривает образования непрерывных рядов, чего нельзя сказать о наследственных изменениях. К тому же группирования мутаций вокруг определенного типа не происходит. Все мутации представляют собой равномерные скачки изменений. Несмотря на искусственность процесса, мутации не всегда проявляются одинаково, поэтому подобные изменения могут приносить и пользу, и вред. В этом заключается главный недостаток искусственного мутагенеза.

Мутагены: физические и химические

Мутагены — это явления, которые вызывают мутационные изменения организма. По природе своего происхождения все они делятся на физические и химические.

К физическим мутагенам относятся:

1. Ионизирующие излучения.
2. Температура.
3. Влажность.

Методы их воздействия следующие:

• Разрушение целостной структуры хромосом и генов.
• Освобождение радикалов свободного типа, которые начинают взаимодействовать с ДНК.
• Нарушение целостности нитей хроматинового веретена деления.
• Возникновение димеров — образований единых комплексов пиримидиновых оснований одной цепи ДНК.

Химические мутагены представляют собой следующее:

1. Химические вещества органической и неорганической природы.
2. Вещества синтетической природы, которые не встречались в природе ранее.
3. Природные вещества после заводской переработки, например, уголь и нефть.
4. Некоторые медикаменты, наркотические вещества, некоторые виды антибиотиков.

Механизм химических мутагенов таков:

• Алкилирование нуклеотидных комплексов ДНК.
• Замещение азотистых оснований на основания подобного характера.
• Замедление синтеза предшественников нуклеиновых кислот.

Искусственный мутагенез

Сайт-направленный мутагенез. Синтезируют пару праймеров, несущих мутацию, и пару праймеров, комплементарных концам нужного фрагмента ДНК. В ходе первых двух реакций образуются фрагменты ДНК с мутацией, которые объединяют в третьей реакции. Полученный фрагмент вставляют в нужную генно-инженерную конструкцию.

Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств (направленной эволюции (англ.)).

Ненаправленный мутагенез

Методом ненаправленного мутагенеза в последовательность ДНК вносятся изменения с определённой вероятностью. Мутагенными факторами (мутагенами) могут быть различные химические и физические воздействия — мутагенные вещества, ультрафиолет, радиация. После получения мутантных организмов производят выявление (скрининг) и отбор тех, которые удовлетворяют цели мутагенеза. Ненаправленный мутагенез более трудоемок и его проведение оправдано, если разработана эффективная система скрининга мутантов.

Направленный мутагенез

Основная статья: Сайт-направленный мутагенез

В направленном (сайт-специфическом) мутагенезе изменения в ДНК вносятся в заранее известный сайт (DNA binding site). Для этого синтезируют короткие одноцепочечные молекулы ДНК (праймеры), комплементарные целевой ДНК за исключением места мутации.

Мутагенез по Кункелю

Для бактериальной плазмиды (внехромосомной кольцевой ДНК) получают уридиновую матрицу, то есть такую же молекулу, в которой остатки тимина заменены на урацил. Праймер отжигают на матрице, проводят его достройку in vitro с помощью полимеразы до кольцевой ДНК, комплементарной уридиновой матрице. Двухцепочечной гибридной ДНК трансформируют бактериальные клетки, внутри клетки уридиновая матрица разрушается как чужеродная, и на мутантной одноцепочеченой кольцевой ДНК достраивается вторая цепь. Эффективность такого способа мутагенеза менее 100 %.

Мутагенез с помощью ПЦР

Полимеразная цепная реакция позволяет проводить сайт-направленный мутагенез с использованием пары праймеров, несущих мутацию, а также случайный мутагенез. В последнем случае ошибки в последовательность ДНК вносятся полимеразой в условиях, понижающих её специфичность.

Значение и роль в биологии селекции микроорганизмов

Широко применяются в медицинской промышленности для изготовления лекарственных средств – антибиотиков, незаменимых при лечении бактериальных заболеваний. Необходимы для синтеза ферментов, витаминов, аминокислот.

Для производства продуктов питания применяются дрожжевые грибки, с помощью селекции выделяют виды, которые наиболее быстро вызывают брожение теста и повышают качество продукции.

Примером селекции микроорганизмов также служит использование новых штаммов для изготовления молочнокислых продуктов, виноделия.

В сельском хозяйстве для получения силоса или для защиты растений также используют трaнcформированные микроорганизмы.

Гибридизация

Межвидовая

Проводят неродственное скрещивание. Здесь используют особей разных видов или сортов, с целью получения необходимого набора морфологических характеристик. Так создается новая популяция, сочетающая в себе лучшие качества обеих сторон. На основе данного метода возможно выведение новых видов, с улучшенными свойствами.

Существует отдаленная гибридизация, здесь организмы принадлежат к различным видам или родам. Такое скрещивание в ряде случаев может привести к бесплодному потомству. Пример мул – гибрид зебры и лошади.

Внутривидовая

Для закрепления полезных свойств применяют инбридинг. Последний подразумевает скрещивание представителей близкородственных линий, с наилучшими генотипами (их выявляют индивидуально). Такие организмы обладают родственными набором аллелей. 

Гомологичные аллели приводят к гетерозису — явлению гибридной силы, проявляющемуся в дочерних линиях. Скрещивание родственных видов направлено на сохранение генотипа популяции, что необходимо для закрепления полезных признаков.