Основы селекции. Работы Н.И. Вавилова - ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

Цели: сформировать первоначальные знания о селекции как науке, определить цели и задачи науки селекции и познакомить учащихся с центрами происхождения культурных растений и научить находить их по географической карте; сформировать уважительное отношение к труду ученых-селекционеров на примере научной деятельности Н.И. Вавилова; продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать, прививать коммуникативные навыки; отработать умение учащихся работать с текстом учебника.

Оборудование: таблица “Центры происхождения культурных растений”; портрет Н.И. Вавилова; самодельные таблицы “Сорта и гибриды культурных растений”, “Породы собак”, “Породы кошек” (используются красочные пакетики из-под семян и различные наборы открыток); листы бумаги; кроссворды; диафильм “Учение Н.И. Вавилова.

Ход урока

I. Организационный момент

Тема урока не записана и не объявляется в начале урока.

II. Актуализация знаний и постановка проблемы

1. Формулирование темы и задач урока.

На столах у учащихся кроссворды. Ученикам предлагается разгадать его (см. приложение 4).

(Ответы:

По горизонтали:

1. Гибрид; 2. Наследование; 3. Ген; 4. Фенотип; 5. Генотип;

6. Полиплоидия; 7. Селекция; 8. Мутация.)

Затруднение у учащихся вызовет пункт № 7, что послужит началом для дальнейшей творческой деятельности учащихся.

Возникают вопросы (учитель просит учащихся сформулировать вопросы).

— Что такое селекция?

— Для чего селекции необходимо знание законов наследственности и закономерностей изменчивости?

— Почему селекцию можно назвать эволюцией, направляемой желаниями и трудом человека?

— Каковы основные направления научной работы Н.И. Вавилова?

В ходе краткой беседы обнаруживается дефицит знаний по заданной теме. На основе этого формулируется тема и задачи урока.

2. Слово учителя.

— Селекция — наука об улучшении уже существующих и о выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Название этой науки происходит от латинского слова “selectio” — отбор.

— В широком смысле слова селекция как процесс изменения домашних животных и культурных растений, по выражению Н.И. Вавилова “представляет собой эволюцию, направляемую волей человека”. Как род практической деятельности человека селекция возникла на заре человеческой культуры. Однако селекция стала наукой сравнительно недавно. Теория селекции стала успешно развиваться благодаря эволюционной теории Ч. Дарвина о творческой роли отбора, а затем на основе генетики.

— Все современные сорта растений и породы животных, без которых немыслима современная цивилизация, созданы человеком благодаря селекции.

Учитель демонстрирует самодельные таблицы, иллюстрирующие сорта и гибриды культурных растений, породы собак, кошек и пр.

Учитель вводит новые понятия:

Сорт — совокупность культурных растений одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками.

Порода — совокупность домашних животных одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями: продолжительностью, экстерьером (экстерьер (спец.) — внешний вид и телосложение животного).

Штамм — совокупность микроорганизмов.

Из определения селекции видно, что целью практической деятельности селекционеров является создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих нужными для человека качествами.

3. Работа в малых группах.

Ответы учащиеся записывают на листах бумаги, которые раздаются каждой группе.

Задание № 1

Представьте, что вы селекционеры, вам необходимо создать новый сорт томатов. Какими признаками вы наделили бы свой новый сорт? Почему именно на эти признаки вы обратили внимание?

Задание № 2 (этап № 2)

Вам необходимо вывести новый сорт томата, пригодного для механизированной уборки плодов. Какими признаками вы наделили бы свой сорт? Почему?

Задание № 3 (этап № 3)

Какими способами, методами вы будете пользоваться при выведении нового сорта? Где вы будете искать источники новых генов, формирующих лучшие продуктивные качества вашего сорта?

После завершения работы в группах заслушиваются варианты решения поставленных задач, проводится беседа, в ходе которой учитель подводит учащихся к формулировке задач селекции и постановке новой проблемы: Какими методами пользуется селекция при

выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов?

Задачи селекции:

1. Повышение урожайности сортов и продуктивности пород.

2. Улучшение качества продукции.

3. Повышение устойчивости к заболеваниям, вредителям.

4. Экологическая пластичность сортов и пород.

5. Пригодность для механизированного и промышленного выращивания и разведения.

По ходу рассказа можно демонстрировать кадры диафильма “Учение Н.И. Вавилова”.

Все современные домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием. Первые попытки одомашнивания животных и растений предпринимались людьми еще за 20—30 тыс. лет до н.э.

Одомашнивание животных началось, вероятно, со случайного выращивания человеком диких животных. Некоторые из этих еще диких животных смогли существовать в контакте с человеком и начали размножаться в условиях, созданных для них. Так начался первый этап одомашнивания.

Широкое одомашнивание начинается с VIII—VI тыс. лет до н.э. Именно тогда человек вовлек в культуру подавляющее большинство животных и растений. Некоторые растения и животные были одомашнены значительно позднее.

Пионером разработки научных основ селекционной работы в нашей стране был Николай Иванович Вавилов (1887—1943). Н.И. Вавилов считал, что в основе селекции лежит правильный выбор для работы исходного материала, их генетическое разнообразие и влияние окружающей среды на проявление наследственных признаков при гибридизации особей.

В поисках исходного материала для получения новых гибридов растений Н.И. Вавилов организовал в 20—30-е гг. десятки экспедиций по всему земному шару. Во время этих экспедиций им и его учениками было собрано более 1500 видов культурных растений и огромное количество их сортов.

К 1940 г. во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тысяч образцов. В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Анализируя собранный материал Н.И. Вавилов заметил, что в некоторых районах наблюдается очень большое разнообразие сортов определенных видов культурных растений, а в других районах такого разнообразия нет. Ученый предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения и одомашнивания.

По Н.И. Вавилову: “Подводя итоги работы советского коллектива растениеводов, многочисленных экспедиций, проведенных в пре

делах Азии, Африки, Южной Европы, Северной и Южной Америки и охвативших до 60 стран, а также всего СССР, и резюмируя результаты детального сравнительного изучения колоссального нового сортового и видового разнообразия, мы приходим к установлению восьми самостоятельных мировых очагов происхождения важнейших культурных растений”.

— Рассмотрим центры происхождения культурных растений.

— Прочитайте текст §3.13 (в учебнике А.А. Каменского), заполните таблицу “Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)” (См. приложение 1).

Учитель дополняет материал учебника дополнительной информацией.

Дополнительный материал

Исследование происхождения культурных растений привело Н.И. Вавилова к выводу, что центры формообразования важнейших культурных растений в значительной мере связаны с очагами человеческой культуры и центрами разнообразия домашних животных. Многочисленные зоологические исследования подтвердили этот вывод.

Н.И. Вавилов, изучая наследственную изменчивость у культурных растений и их диких предков, обнаружил ряд закономерностей, которые позволили сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: “Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в родах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство”.

Этот закон можно проиллюстрировать на примере семейства Злаковые, к которому относится пшеница, ячмень, рожь, овес, просо, рис, кукуруза и т.д. Так, красная окраска зерновки обнаружена у ржи, пшеницы, ячменя, сорго, кукурузы и других растений, озимые формы — у ржи, пшеницы, ячменя, овса, риса.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости позволил самому Н.И. Вавилову найти ряд ранее не известных форм ржи, опираясь на наличие этих признаков у пшеницы. К ним относятся: остистые и безостые колосья, зерновки красной, белой, черной, зеленой и фиолетовой окраски, мучнистое и стекловидное зерно и т.д.

Закон справедлив не только для растений, но и для животных. Так, альбинизм встречается у млекопитающих, птиц, человека и других животных, а также у разных видов растений. Короткопалость наблюдается у человека, у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц и т.д.

— Каково значение закона гомологических рядов наследственной изменчивости для селекции? (Закон позволяет предугадать наличие форм не обнаруженных видов, то есть закон указывает направление поиска организмов с признаками, ценными для селекционной работы.)

Учитель приводит в доказательство этому один пример, а другой пример, со свеклой, находится на с. 196 §3.13, учебника А.А. Каменского.

Пример: Люпин (растение семейства Бобовые) содержит много белка и мог бы быть ценной кормовой культурой, если бы не содержал в семенах ядовитый алкалоид. Однако другие виды бобовых не содержат этого вещества. Согласно закону гомологических рядов подобные безалкалоидные мутации должны быть и у люпина. Такая форма была найдена и послужила основой для создания ценного сорта сладкого безалкалоидного люпина.

С помощью учителя учащиеся записывают в тетради основные направления научной работы Н.И. Вавилова.

1) Формирование задач современной селекции.

2) Создание учения о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

3) Закон гомологических рядов.

4) Разработка проблемы иммунитета растений.

5) Создание коллекции семян культурных растений и их дикорастущих предков.

6) Создание сети институтов и селекционных опытных станций в стране.

III. Закрепление

Рефлексия.

Учащиеся формулируют выводы по теме урока.

Домашнее задание

По учебнику А.А. Каменского, §3.13, записи в тетради, выводы по уроку, вопросы после параграфа;

по И.Н. Пономаревой, §27, с. 99—100; §29, записи в тетради, выводы по уроку, вопросы после параграфа. “Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)”.