ИЗМЕНЧИВОСТЬ А А Соловьев заведующий кафедрой генетики и

Скачать презентацию ИЗМЕНЧИВОСТЬ А А Соловьев заведующий кафедрой генетики и

Изменчивость.ppt

Количество слайдов: 72

ИЗМЕНЧИВОСТЬ А. А. Соловьев, заведующий кафедрой генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА Москва, 12

Генетика – наука о наследственности и изменчивости Изменчивость • Модификационная • Мутационная • Рекомбинационная • Онтогенетическая

Модификационная изменчивость Норма реакции Изменчивость • Модификационная • Мутационная • Онтогенетическая

Мутационная изменчивость Изменчивость • Модификационная • Мутационная (спонтанная и индуцированная) • Онтогенетическая Наследуемое изменение генетической структуры

Частота спонтанных мутаций у кукурузы

Мутационная теория q. Возникновение мутаций происходит внезапно. q. Мутантные формы константны с момента своего возникновения. q. Мутационная изменчивость не связана с модификационной и независима от нее. q. Мутации происходят во всех возможных направлениях. q. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Влияние возраста на проявление болезней человека

Люди очень сходны… В среднем два случайно взятых человека будут иметь сходную на 99. 9% последовательность ДНК в их геноме Исследования изменчивости свидетельствуют, что человек произошел из Африки и мигрировал по Земле со сравнительно небольшими изменениями в геноме

…Люди также очень различны Два случайно взятых человека в среднем отличаются на 3 млн. п. н. (т. е. примерно 1 п. н. на каждую 1000 п. н. ) Несколько генов могут иметь большое влияние на внешний вид

Мутации Типы Мутации в генеративных тканях: проявятся в потомстве Соматические: проявятся только у носителя Летальные и полулетальные мутации – связаны с проявлением жизнеспособности

Индуцированный мутагенез n Мутагены ¨ Физические факторы ¨ Химические вещества

Зависимость частоты мутаций от дозы облучения

Репарация

Мутации Типы Генные мутации – изменения структуры гена (последовательности нуклеотидов) Хромосомные мутации – изменения структуры хромосомы Геномные мутации – изменения числа хромосом

Генные мутации 1. Замещение нуклеотида новый кодон ¨ Серповидно-клеточная анемия

транзиция Замещения нуклеотида трансверсия рекомбинация делеция инсерция инверсия 16

синонимы несинонимы nonsense 17

Генные мутации 2. Делеции и инсерции нуклеотидов ¨ Изменение рамки считывания ¨ Изменение последовательности аминокислот

Генные мутации

Альбинизм

Мутации Хромосомные мутации Делеция: утрата участка Дупликация: умножение участка Инверсия: поворот сегмента Транслокация: перенос участка из одной хромосомы в другую

Делеция

Делеция n Синдром кошачьего крика: утрата участка хромосомы 5 ¨ Крик, умственная отсталость

Выявление делеций FISH-анализом

Дупликация

Инверсия

Транслокация

Изменения структуры хромосом n Несбалансированные транслокации 46, XY, der(16)t(3; 16) (p 25; p 13)mat

Мутации Геномные: Анеуплоидия Полиплоидия Гаплоидия

Анеуплоидия 2 n-1 2 n+2 n

Анеуплоидия n n 2 n + 1 или 2 n - 1 Основная причина – нарушение формирования гамет – нерасхождение хромосом

Трисомики дурмана

Анеуплоидия по половым хромосомам

Анеуплоидия по половым хромосомам ¨ Синдром Шерешевского-Тернера (XO) ¨ Трисомия XXX ¨ Синдром Клайнфельтера (XXY) ¨ XYY

Нерасхождение Х-хромосом у человека Кариотип Фенотип XXY Синдром Клайнфельтера XXXY Вариант синдрома Клайнфельтера XXX Легкая олигофрения XO Синдром Шерешевского. Тернера XYY Высокий рост, аномалии поведения Частота 1: 700 мужчин 1: 2500 мужчин 1: 1000 женщин 1: 2500 женщин при рождении 1: 800 мужчин

Синдром Дауна Трисомия по хромосоме 21 Умственные отклонения с разными дополнительными эффектами Может быть определен до рождения Риск появления существенно увеличивается с возрастом у женщин старше 35 лет

Частоты анеуплоидов у человека по разным хромосомам

Полиплоидия Организм может содержать несколько наборов хромосом (3 n, 4 n) Часто встречается у растений Летальна для человека 99% погибают до рождения Новорожденные погибают сразу

Доля полиплоидов среди цветковых растений

Некоторые примеры полиплоидов

Полиплоиды n Автополиплоиды n Аллополиплоиды

Некоторые примеры полиплоидов

Полиплоидия Автополиплоиды: • Стабильные • Нестабильные

Автополиплоиды

Аллополиплоиды Капустно-редечные гибриды Г. Д. Карпеченко

Аллополиплоиды

Тритикале – первая культура, созданная человеком Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Тритикале – первая культура, созданная человеком n n существует чуть более 100 лет; содержит в своем геноме хромосомы геномов пшеницы и ржи; занимает в мире более 5 млн. га; возможно разносторонее использование – в пищу, на корм, на технические цели; Слева направо: пшеница, тритикале, рожь Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Основные достоинства яровой тритикале ОСОБЕННОСТЬ КУЛЬТУРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ 1. Высокая кормовая ценность зерна 1. Прекрасный фураж 2. Высокая потенциальная биологическая урожайность 2. Низкая себестоимость возделывания 3. Способна давать хорошие урожаи на лёгких, малоплодородных почвах 3. Меньшее внесение удобрений, бóльшие площади возделывания 4. Повышенный выход спирта (БИОТОПЛИВО) 4. Снижение себестоимости производства спирта 5. Высокая устойчивость к фитопатогенам 5. Снижаются дозы внесения ядохимикатами 6. Сбалансированность аминокислотного состава 6. Диетическое питание 7. Более мощная корневая система по отношению к другим колосовым 7. Использование в агрофитомелиоративных мероприятиях Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Тритикале для производства биоэтанола в мире n 6 TH INTERNATIONAL TRITICALE SYMPOSIUM (3 – 7 September 2006, Stellenbosch, South Africa) n n F. Eudes. Canadian Triticale Biorefinery Initiative Agriculture and Agri-Food Canada. Lethbridge, Canada E. M. Thiemt et al. Genetic variation for ethanol production in winter triticale. State Plant Breeding Institute, Germany D. Boros. Triticale of high end-use quality chance to increase its value on world cereal markets. Institute of Plant Breeding and Acclimatization, Poland W. Botes. Small grain genetic research and bioethanol production. Stellenbosch University, South Africa Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Проблемы распространения тритикале n n Продолжительность вегетационного периода Прорастание на корню Морщинистость зерновок Недостаточность технологий переработки, специфичных для тритикале Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Содержание белка у линий, созданных на кафедре генетики Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Генетические методы улучшения тритикале ПРАО 1 131/7 1 – 86% 2 – 4% 1 – 88 3 – 10% 2 – 12% 1 2 Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА М. В. Климушина, 2007

Генетические методы улучшения тритикале Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Генетические методы улучшения тритикале А. А. Шишкина, 2008 Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Генетические методы улучшения тритикале 13 ржаных + 29 пшеничных 12 ржаных + 30 пшеничных Проба – Secale сereale DIG NICK-translation Блок – Triticum aestivum М. Г. Дивашук, 2007 Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА 14 ржаных + 28 пшеничных Детекция – FITC (зеленый) Контрокрашивание – пропидий- йодид (красный)

Генетические методы улучшения тритикале n n n транслокация в коротком плече хромосомы ржи; стабильное поведение в мейозе; низкая высота растения; устойчивость к основным заболеваниям; высокая продуктивность. Соловьев, Карлов, Андреева, 2001

Генетические методы улучшения тритикале В схеме скрещивания Линия 131/7 несёт 2 В/2 D-замещение и 2 RS. 2 RL. -2 ВLтранслокацию Идетификация в поздних поколениях наличия транслокации и замещения. Планирование скрещиваний. Дивашук М. Г. , 2007 Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА

Озимая тритикале* Сорт Происхождение Содержание белка, % Содержание крахмала, % Урожайность 2007 г, ц/га Урожайность 2008 г, ц/га Никлап РГАУМСХА 15, 0 56, 9 44, 1 52, 3 Александр РГАУМСХА 14, 6 54, 1 47, 6 74, 2 Валентин, стандарт РГАУМСХА 16, 4 58, 4 62, 2 52, 3 Виктор НИИСХ ЦРНЗ 14, 4 56, 7 38, 8 52, 3 Антей НИИСХ ЦРНЗ 15, 1 58, 2 39, 0 61, 2 * В. Н. Игонин, Кафедра селекции и семеноводства полевых культур РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА Москва, 9 –

Гаплоиды Кафедра генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА