Новейшие методы селекции: клеточная инженерия, генная инженерия, хромосомная инженерия

 Самые успешные PR-кампании в мировой практике

ESAB является лидером в использовании новых идей в сварочной промышленности по всему миру, и одной из сложнейших задач было освещение этого обстоятельства в Соединенных Штатах. Американские инженеры-сварщики не были знакомы с ESAB и историей внедрения компанией новых методов и идей. В тесном взаимодействии с инженерами ESAB мы осветили в специализированной печати и целевых публикациях, рекомендуемых руководителями, реализацию ESAB инноваций в сварочной промышленности. Тематические статьи. SRC регулярно выдавало редакторам обширного отраслевого справочника информацию, которая собиралась на основе публикаций и редакторских опросов. Информационный бюллетень ESAB (ESAB Edition). По инициативе SRC с 1995 г. стал составляться и распространяться восьмистраничный ежеквартальный информационный бюллетень для дистрибьюторов. Обращение для продавцов. Мы написали обращение, благодаря которому продавцы ESAB смогли провести в своих местных отделениях ASW встречи, заседания с промышленными союзами и обучение в профессиональных учебных заведениях. Полоса в USA Today

 Инновации в АПК

В целом вклад России в Европейскую информационную инфраструктуру генетических ресурсов (39 стран-участниц) составляет 25% образцов. В результате исследований последних лет выделено1300 источников селекционно-ценных признаков, из них 493 – по зерновым культурам. Целенаправленные селекционные работы для формирования сортов, обладающих новыми ценными признаками, обещает существенный прирост устойчивости, выносливости растений, качества получаемой продукции. Инновационный прорыв в селекционной работе ожидается благодаря использованию оригинальных методов селекции, отдаленных скрещиваний, генной и клеточной инженерии, методов биотехнологии, а также компьютерных программ обработки сканированного изображения образцов на ранних стадиях селекционного процесса. Потенциальные возможности новых сортов обнадеживают. Например, озимая твердая пшеница сорта «Аксинит» (селекции ВНИИСЗК) обеспечивает урожайность 63 ц/га. Сорт устойчив к снежной плесени и другим болезням, морозостоек. Следует отметить, что только в 2008 г. в Госреестр селекционных достижений внесено 14 новых высокопродуктивных сортов мягкой и 4 сорта яровой твердой пшеницы.

 Вечное движение (О жизни и о себе)

Он живо, страстно откликался на важнейшие практические задачи сельского хозяйства своего времени, однако все его рекомендации не достигли цели, ибо они не имели под собою научного фундамента. Он постоянно клялся диалектическим материализмом, однако применение этого величайшего метода познания действительности из-за субъективизма и отрыва от реальной науки, как правило, превращалось у него в лжедиалектику. Сколько правильных общих принципов защищал Т. Д. Лысенко и как вырождалось их значение, когда он вместо научного анализа наполнял их субъективистскими построениями! Вместо того чтобы заниматься конструктивной научной работой, он боролся с другими советскими учеными, которые также хотели отдать свою жизнь за построение социализма. Он отверг дружескую руку Н. И. Вавилова и этим обрек себя на ложный путь в науке. Будучи пророком "новых" методов селекции, он не создал ни одного сорта. Вместе с тем, надо отдать ему должное, он не приписал своего имени ни одному из сортов, что было ему сделать легче легкого. В одесском Институте генетики и селекции, который тогда носил имя Т. Д

 Медицинская генетика

Благодаря ее успехам начато решение глобальных проблем человечества, связанных с охраной его генофонда. §1. Генетика и этапы её развития. Итак, что такое генетика? Генетика – это наука о наследственности и изменчивости организмов, она раскрывает сущность того, каким образом каждая живая форма воспроизводит себя в следующем поколении, и как в этих условиях возникают наследственные изменения, которые передаются потомкам, участвуя в процессах эволюции и селекции. Наследственность и изменчивость – это две стороны одних и тех же основных жизненных процессов. В противоположности наследственности и изменчивости заключена диалектика живого. В настоящее время она является фундаментом новых методов селекции, познания биологических основ человека и современной теории эволюции. Больших успехов добились молекулярная генетика, цитогенетика, популяционная генетика и др. В начале развития генетики как науки ее целью было выявление общих законов передачи признаков от одного поколения другому. Затем перед генетикой встала новая задача - выявить механизмы, лежащие в основе этих законов, и связать их с микроструктурами клетки.

 Изгнание из Эдема

Новый метод построения генеалогического древа генов: илл. 7 в Bandelt, H.—J. et al. (1995) «Митохондриевые данные для населения на основе принципа осреднения» Genetics 141: 743—53. Европейская группа X: Torroni, A. et al. (1996) «Классификация европейских линий мтДНК на основе анализа трех групп населения Европы» Genetics 144: 1835-1850.   425 Соответственно 5 и 11-13%: Brown, M. et al. (1998) «Гаплогруппа X мтДНК: древнее связующее звено между Европой/Западной Азией и Северной Америкой?» American Journal of Human Genetics 63: 1852—61. См. также Ward, R.H. et al. (1991) «Широкое многообразие типов митохондриевой ДНК в пределах одного племени американских индейцев». Представлена у 25 % населения: Brown, M. et al. (1998), указ. изд.   426   Пробы ДНК были взяты из останков, найденных на древнем кладбище в Норрис Фармс — см. Stone, C.A. and Stoneking, M. (1998), указ. изд. Brown, M. et al. (1998), указ. изд. 427 Коронер — следователь, ведущий дела в случае насильственной или скоропостижной смерти. — Прим. перев.   428  Chatters, J. (2002) kennewickman.hmtl

 Основы селекции

Например, тритикале сочетает многие качества пшеницы (высокие хлебопекарные качества) и ржи (высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина, а также способность расти на бедных песчаных почвах). Это один из примеров использования в селекции полиплоидии, точнее аллоплоидии. Еще более широко используется автополиплоидия. Например, в Беларуси возделывается тетраплоидная рожь, выведены сорта полиплоидных овощных культур, гречихи, сахарной свеклы. Все эти формы обладают более высокой урожайностью по сравнению с исходными формами, сахаристостью (свекла), содержанием витаминов и других питательных веществ. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды (пшеница, картофель и др.). Выведение новых высокопродуктивных сортов растений играет важнейшую роль в повышении урожайности и обеспечении населения продовольствием. Во многих странах мира идет «зеленая революция» — резкая интенсификация сельскохозяйственного производства за счет выведения новых сортов растений интенсивного типа. В нашей стране также получены ценные сорта многих сельскохозяйственных культур. При использовании новых методов селекции получены новые сорта растений. Так, академиком Н. В. Цициным путем отдаленной гибридизации пшеницы с пыреем и последующей полиплоидизации выведены многолетние пшеницы.

 Использование крупной белой породы в России

Начиная с 1950 - 1960 гг. свиноводство развивается в беконном и мясном направлениях. В этот период разрабатываются новые методы селекции - к числу таких приемов относится оригинальный прием при выведении новых линий умеренного и отдаленного инбридинга, названный «кольцеванием» линий и разработанный М.Ф. Ивановым и Н.Н. Завадовским (1928). Сущность этого метода сводится к замыканию родословной в своего рода «кольцо» путем спаривания животных, полученных от одного выдающегося родоначальника. Таким образом, были получены хряк Леопард 2897, Леопард 681, Тайга 6648, Драчун 2637. Высокий эффект в стаде дало умелое скрещивание инбредных линий Драчуна и Леопарда, от которых получены высокопродуктивные матки Тайга 2112 и Тайга 3782, отец которых Драчун 9779 удостоенный аттестатом первой степени ВСХВ (Н. Лобан, 2000). В период с 1970 по 1982 гг. проводили прилитие крови свиней крупной белой и йоркширской пород, завозимых из Англии, Швеции, Голландии. С использованием крови импортных свиней выведены линии Кингов, Кинг-Дэвидов, Фельдмаршалов (Гутиев М., 1991). По данным И. Швейко и В. Рыбалко (2002) материнские стада породы в настоящее время состоят из 15 семейств свиноматок, из которых самые многочисленные семейства Волшебницы - 25% и Черной Птички - 21%.

 Сельское хозяйство мира

Малотоварный сектор представлен мелкими и мельчайшими хозяйствами, выращивающими потребительские культуры; наряду с этим имеется и высокотоварное хозяйство, представленное крупными и хорошо организованными плантациями (плантации бананов в Центральной Америке, кофе - в Бразилии). Товарное сельское хозяйство Потребительское сельское хозяйство Отличается: Отличается: • высокой продуктивностью • низкой продуктивностью • интенсивностью развития • экстенсивностью развития • высоким уровнем специализации хозяйств • отсутствием специализации Включает в себя: • интенсивное земледелиеи животноводство с большим объемом заготовок • отсталое плужное и мотыжное земледелие • садоводство и овощеводство • пастбищное животноводство • пастбищное животноводство • кочевое и полукочевое скотоводство • экстенсивное земледелие парового и залежного типа • собирательство, охоту и рыболовство Сельское хозяйство развитых стран отличается резким преобладанием товарного сельского хозяйства. Оно развивается на основе механизации, химизации производства, применения биотехнологий, новейших методов селекции. Техническое перевооружение и интенсификация производства привели к увеличению доли крупных хозяйств с узкой специализацией.

 Методы селекции

Вертьянов С. Ю. Основными методами селекции являются отбор и гибридизация, а также мутагенез, полиплоидия, клеточная и генная инженерия. Как правило, эти методы комбинируют. В зависимости от способа размножения вида применяют массовый или индивидуальный отбор. Среди перекрестно-опыляющихся растений обычно проводится массовый отбор в нескольких поколениях до тех пор, пока интересующий признак достигнет возможно большей степени выраженности. Сорт получается генетически неоднородным, и поэтому отбор время от времени повторяют. При индивидуальном отборе от потомства каждой особи в ходе самоопыления растений или близкородственного скрещивания животных (инбридинга — ?англ. i внутри ? breedi g разведение) получают чистые линии — группы особей, гомозиготных по исследуемым признакам. В каждом следующем поколении в соответствии со вторым законом Менделя половина потомков гетерозигот становятся гомозиготами, к 7—8-му поколению достигается практически 100% уровень гомозиготности. Инбридинг резко снижает жизнеспособность и плодовитость, но вместе с тем закрепляет новые полезные признаки. В чистых линиях признаки проявляются наиболее полно.

 Биотехнологии

Важнейшим открытием явилась разработанная в 1975 Г. Келером и С. Мильштейном техника использования гибридом для получения моноклональных антител желаемой специфичности. Моноклональные антитела используют как уникальные реагенты, для диагностики и лечения различных заболеваний. Биотехнология в сельском хозяйстве Вклад биотехнологии в сельскохозяйственное производство заключается в облегчении традиционных методов селекции растений и животных и разработке новых технологий, позволяющих повысить эффективность сельского хозяйства. Во многих странах методами генетической и клеточной инженерии созданы высокопродуктивные и устойчивые к вредителям, болезням, гербицидам сорта сельскохозяйственных растений. Разработана техника оздоровления растений от накопленных инфекций, что особенно важно для вегетативно размножаемых культур (картофель и др.). Как одна из важнейших проблем биотехнологии во всем мире широко исследуется возможность управления процессом азотфиксации, в том числе возможность введения генов азотфиксации в геном полезных растений, а также процессом фотосинтеза.

 Биохимия нуклеиновых кислот

Возможность химически синтезировать, а также направленно вырезать из природных ДНК различные гены привела к рождению новой области биотехнологии — генной инженерии. Появились методы, позволившие вставлять произвольные гены в небольшие молекулы ДНК, способные внутри определенных клеток автономно размножаться, или самокопироваться синхронно с репликацией клеточной ДНК. Появилась возможность встроить ген, не свойственный данному организму, в наследственные структуры этого организма. А поскольку ген может программировать образование кодируемого им продукта — белка или РНК, — то такой организм может начать производить несвойственный ему продукт. Оказалось возможным производить в клетках бактерий нужные человеку или какому-либо важному для сельского хозяйства животному белки. Одним из самых впечатляющих примеров является организация генноинженерного производства человеческого инсулина. Это чрезвычайно важный гормон, производимый поджелудочной железой и совершенно необходимый для усвоения сахара. Недостаток, а тем более полное отсутствие инсулина приводят к тяжелейшему и широко распространенному заболеванию — диабету.

 Билеты по общей биологии за весенний семестр 2001 года

Важнейшие задачи селекции. Достижения и перспективные направления селекции как теоретической, так и прикладной науки. Решения жизненно важных проблем человечества с помощью селекции. Методы селекции в получении растений, животных, микроорганизмов (бактерий) с желательными признаками. Основные этапы в селекции растений, животных, микроорганизмов. Селекция. Селекция животных. Селекция растений. Селекция микроорганизмов. Определения. Использование достижений селекции в сельскохозяйственной практике. Явление гетерозиса и полиплоидии. Понятие. Примеры. Значение. Искусственный мутагенез в селекции. Мутагены. Физические и химические мутагены. Определения. Их роль в селекции и в окружающей среде. Радиация как физический мутагенный фактор. Свойства. Применение в селекции. Мутанты. Спонтанные мутанты. Индуцированные (искусственные мутанты). Определение. Роль в селекции. Определение понятий: «генная инженерия», «клеточная инженерия» и «биотехнология». Практическая и теоретическая важность селекционных исследований. Основные методы бтотехнологии. Успехи биотехнологии. Примеры. Перспективы биотехнологии. Обоснование. Примеры. Экзаменационный билет по предмету ОБЩАЯ БИОЛОГИЯБилет № 1 Характеристика разных теорий происхождения жизни на Земле.

 Перспективы развития биотехнологии

В ХХ веке происходило бурное развитие молекулярной биологии и генетики с применением достижений химии и физики. Важнейшим направлением исследований явилась разработка методов культивирования клеток растений и животных. И если еще совсем недавно для промышленных целей выращивали только бактерии и грибы, то сейчас появилась возможность не только выращивать любые клетки для производства биомассы, но и управлять их развитием, особенно у растений. Таким образом, новые научно-технологические подходы воплотились в разработку биотехнологических методов, позволяющих манипулировать непосредственно генами, создавать новые продукты, организмы и изменять свойства уже существующих. Главная цель применения этих методов - более полное использование потенциала живых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека. В 70-е годы появились и активно развивались такие важнейшие области биотехнологии, как генетическая (или генная) и клеточная инженерия, положившие начало «новой» биотехнологии, в отличие от «старой» биотехнологии, основанной на традиционных микробиологических процессах.

 Сорт как динамичный фактор потенциала интенсификации свекловодства

Прежде всего, здесь следует отметить исклю­чительную роль создания (1978 г.) и развития свекловодческого селекцион­ного центра страны, переход (с 1981 г.) на планирование и выполнение селек­ционных работ на основе комплексных целевых программ, позволивших сплотить селекционные кадры и ресурсы страны и направить их на достиже­ние коллективно выработанных приоритетных целей. Большое значение име­ло расширение связей селекционного центра с зарубежными научными уч­реждениями и фирмами, занятыми селекцией, семеноводством и технологией выращивания сахарной свеклы. Но главное — это новые методы и новые сред­ства ускорения селекционного процесса. Благодаря переоснащению селекционных учреждений СССР новым ла­бораторным оборудованием, созданию селекционных тепличных комплексов с автоматическим регулированием основных параметров наиболее важных факторов продуционного процесса (температура, свет, влажность воздуха и почвы, минеральнве питание), применению средств биотехнологии, клеточ­ной селекции и генной инженерии представилась возможность вносить серь­езные коррективы в методику и технологию селекционного процесса и тем обеспечить его ускорение и результативность.

 Центры происхождения зерновых культур

Совершенствование существующих форм растений невозможно без знания исходного материала, без изучения его происхождения и эволюции. Этим целям отвечают работы академика Н. И. Вавилова по установлению центров происхождения культурных растений в очагах древнейшего земледелия, созданию их коллекции и использованию в качестве исходного материала для выведения новых сортов. При районировании культурных растений учитывают закономерности, установленные академиком Вавиловым (закон гомологических рядов). Основные методы селекции приведены в таблице 5. Таблица 5 Методы селекции Метод Использование в селекции растений Гибридизация Неродственная (аутбридинг) Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций с высокой продуктивностью Близкородственная (инбридинг) Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного создания чистых линий Отбор Массовый Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений Индивидуальный Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи Экспериментальное получение полиплоидов Применяется для получения более продуктивных и урожайных форм полиплоидов (редко) Экспериментальный мутагенез Применяется для получения исходного материала для селекции высших растений и микроорганизмов Генетическая инженерия Создание новых комбинаций генов в молекуле ДНК (более перспективно при получении лекарственных препаратов) 2.

 Этические проблемы генных технологий

На основании этих открытий создается хромосомная теория наследственности. Начало XX века - время формирования генетики - науки о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В 20-х годах советскими учеными школы А.С.Серебровского были проведены первые эксперименты, доказавшие сложное строение гена. Эти представления были использованы ДЖ.Уотсоном и Ф.Криком для создания модели ДНК (1953 г.) и расшифровки генетического кода. Возможности, связанные с целенаправленным созданием новых комбинаций генетического материала привели к возникновению генной инженерии. В 1972 году в США в лаборатории П.Берга была получена первая гибридная (рекомбинантная) ДНК. Идеи и методы генетики начинают находить применение в области медицины. В 70-е годы началась расшифровка генома человека. Уже более 10 лет существует проект "Геном человека". "Из 3 млрд. пар нуклеотидов (в виде сплошных непрерывных пассажей) прочтено пока всего около 10 млн. знаков" . Но возникают новые методы прочтения ДНК-текстов, которые увеличивают скорость их прочтения. И В.И.Иванов, директор Медико-генетического Центра РАМН, полагает, что "весь геном будет прочитан примерно к 2020 году" . "Чтение" генома обнаружило наличие "дефектов", когда всего лишь одна "буква" заменена на другую в последовательности длиной в 3 тысячи букв (средняя длина структурных кодирующих генов у человека).

 Клиническая фармакология в медицине. Цель, задачи, значение для практики

Значение фармакологии для клиники подчеркивается и тем, что за последние годы в самостоятельную дисциплину выделилась клиническая фармакология, изучающая взаимодействие лекарственных веществ с организмом человека (преимущественно в условиях патологии). Естественно, что важнейшей задачей фармакологии является изыскание новых лекарственных средств. Основной путь их создания — это химический синтез. Используются также природные соединения из растений, тканей животных, минералов. Многие ценные препараты являются продуктами жизнедеятельности грибов, микроорганизмов. Важнейшую роль играют клеточная и генная инженерия. Поиск и испытание новых лекарственных средств основываются на тесном сотрудничестве фармакологов с химиками и клиницистами. Цель клинической фармакологии – научить врача выбирать наиболее эффективные и безопасные лекарственные средства при конкретной патологии только на основе знания клинико-фармакологической характеристики препарата, а также методов контроля терапевтической эффективности и безопасности применения лекарств.

 Медицинская биотехнология и генная инженерия. Микробиологические основы антимикробной профилактики и терапии

Реферат: Медицинская биотехнология и генная инженерия. Микробиологические основы антимикробной профилактики и терапии Достижения научно- технического прогресса способствовали развитию новых биологических технологий создания диагностических, лечебных и профилактических препаратов, решению проблем сбалансированности питания, экологических проблем. Основные принципы биотехнологии- ферментация, культивирование микроорганизмов, растительных и животных клеток, генная и клеточная инженерия. Генная инженерия- сердцевина современной биотехнологии. На основе достижений генетики разработаны высокоточные методы диагностики и идентификации микроорганизмов - определение плазмидного профиля, рестрикционный анализ, ДНК- гибридизация, полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование и мн.др. Методы основаны на использовании ряда специфических ферментов- рестриктаз (ферментов, расщепляющих ДНК в специфических участках), лигаз или синтетаз (обеспечивают соединение двух молекул), в частности ДНК- лигаз (получение рекомбинантных молекул ДНК), полимераз (ДНК- зависимая ДНК- полимераза обеспечивает ПЦР- многократное реплицирование специфического участка нуклеотидной последовательности).