Урок биологии 12 класс основы селекции

Тема урока: «Основы селекции. Работы Н. И. Вавилова» Цель: - создание условий для формирования у учащихся представления о селекции как науке; - раскрыть значение работ Н. И. Вавилова. Задачи: Предметные: - содействовать углублению знаний учащихся об истории селекции; - познакомить со значением учения Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений для развития селекции; - выяснить сущность закона гомологических рядов наследственной изменчивости. Развивающие: - развивать умение анализировать, делать выводы о связи наук генетики и селекции; - развивать навыки работы с учебником, устанавливать причинно- следственные связи превращения диких форм растения в современны е в результате искусственного отбора; - разви вать познавательн ый интерес у учащихся. Личностно – ориентированные( воспитательные) : - содействовать воспитанию уважения и чувства гордости за заслуги и достижения своего соотечественника Н. И. Вавилова; - способствовать воспитанию культуры речи; Метод:  эвристическая беседа, работа с учебником. Оборудование:   презентация, овощи, фрукты, карта «Центры происхождения культурных растений», гербарный материал. Структура и содержание урока. I. Организационный момент. II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности Ответы на вопросы: • Что такое изменчивость? Какие формы изменчивости вам известны? • В чем основные различия между модификациями и мутациями? • Какие факторы способны вызвать увеличение мутаций? Решение кроссворда: 1 2 3 4 5 6 7 8 П о вертикали: Наука о наследственности и изменчивости организмов. По горизонтали: Организм, полученный в результате скрещивания особей, отличающихся наследственными задатками. Процесс передачи «наследственных задатков» от поколения к поколению. Участок молекулы ДНК, ответственный за синтез определённой молекулы белка и обусловливающий развитие определенного признака. Совокупность признаков и свойств организма, проявляющаяся при взаимодействии генотипа со средой обитания. Совокупность генов, которую организм получает от родителей. Наследственное изменение, которое выражается в кратном увеличении числа хромосом. Одна из важнейших областей практического использования закономерностей, исследуемых генетиками, которая, по словам Н. И. Вавилова, представляет собой эволюцию, направляемую волей человека. Наследственное изменение генотипа. СЛОВА ДЛЯ СПРАВКИ: Наследование, Генетика, Ген, Полиплоидия, Фенотип, Мутация, Гибрид, Генотип\ III. Изучение нового материала. Сегодня мы переходим к изучению основ ещё одной биологической науки – селекции. Селекция  ( от лат.   selectio,   seligere  – отбор) – это наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Из и стори и селекции растений Никого не надо убеждать в многообразии сортов культурных растений. Достаточно обратиться к сортам капусты. И всё это благодаря селекции. Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбира л растения с интересующими его признаками. До XVI—XVII вв. отбор происходил бессознательно, то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена зерновых культур, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении. Только в последнее столетие человек стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени. Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых сортов растений применяют гибридизацию( скрещивание) , скрещивая растения с желательными признаками и, в дальнейшем, отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Современная селекция – это обширная область человеческой деятельности, которая представляет собой сплав различных отраслей науки, производства сельскохозяйственной продукц ии и ее  комплексной переработки. В ходе селекции происходят устойчивые наследственные преобразования различных групп организмов. По образному выражению Н. И. Вавилова, «…селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека». Современная селекция базируется на достижениях генетики и является основой эффективного высокопродуктивного сельского хозяйства и биотехнологии. Задачи современной селекции: 1. Повышение продуктивности сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. 2. Изучение разнообразия растений, животных и микроорганизмов, являющихся объектами селекционных работ. 3. Анализ закономерностей наследственной изменчивости при гибридизации и мутационном процессе. 4. Исследование роли среды в развитии признаков и свойств организмов. 5. Разработка систем искусственного отбора, способствующих усилению и закреплению полезных для человека признаков у организмов с различными типами размножения. 6. Создание устойчивых к заболеваниям и климатическим условиям сортов и пород. Наибольший вклад в изучение разнообразия культурных растений внёс русский селекционер Н. И. Вавилов. Давайте послушаем сообщение о трагической судьбе великого гения: Николай Иванович Вавилов – выдающийся географ, генетик, селекционер, ботаник, организатор множества ботанических и агрономических экспедиций по всему миру, родился в Москве 25 ноября 1887 г. в купеческой семье. С детства его окружала большая библиотека, богатые географические и ботанические коллекции, гербарии. Вавилов окончил Московское коммерческое училище, куда, по- видимому, его определил отец, готовя себе в преемники. Увлечение естествознанием полностью захватило Николая именно в училище. Он вместе с братом Сергеем( в будущем тоже видным учёным, основателем школы физической   оптики) соорудил маленькую лабораторию, в которой они проводили физические и химические опыты. После окончания училища подал документы на агрономический факультет Московского сельскохозяйственного института. Отец всячески пытался перенаправить жизненный путь сына на коммерцию и даже пригласил учёного- историка, который целую неделю читал Николаю лекции о «почтенности и необходимости для общества» предпринимательской деятельности. Однако всё было тщетно. Сын твёрдо выбрал свой путь. В институте его сразу заметили, благодаря таланту и трудолюбию. Ещё на третьем курсе на конференции, посвящённой 100- летию Дарвина, он выступил с докладом «Дарвинизм и экспериментальная морфология», поразившем профессоров. Окончив институт в 1911 г. , Вавилов остался при кафедре частного земледелия под руководством знаменитого учёного мирового масштаба Д. Н. Прянишникова. Период работы на кафедре стал самым счастливым в жизни Николая Ивановича. Чуть позже его направили в Санкт- Петербург на стажировку в Бюро по прикладной ботанике и в Бюро по микологии и фитопатологии, а в 1913 г. Вавилов как перспективный учёный, был направлен за границу для завершения образования. Начавшаяся П ервая Мировая война минула Николая Ивановича( из- за полученной в детстве травмы глаза он был признан негодным к мобилизаци и) . Вернувшись из Европы, Вавилов вместе с профессором С. И. Жегаловым начал изучение иммунитета растений. В 1916 г. Вавилов посещает с экспедицией Северный Иран, Фергану и Памир. «Путешествие, пожалуй, удачное, обобрали весь Афганистан, пробрались к Индии, Белуджистану. Около Индии добрели до финиковых пальм, нашли прарожь, видел дикие арбузы, дыни, коноплю, ячмень, морковь. Четыре раза перевалили Гиндукуш, один раз по пути Александра Македонского. Собрал тьму лекарственных растений. . . ».  ( Из письма Н. И. Вавилова) . В июне 1920 г. Вавилов выступил на III Всесоюзном селекционном съезде в Саратове с докладом, после которого профессор В. Р. Заленский сказал: «Съезд стал историческим. Это биологи приветствуют своего Менделеева». Доклад назывался «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости», благодаря которому была установлена закономерность эволюции. Благодаря этому стало возможным предвидеть присутствие схожих форм у другого вида или рода, что значительно облегчает труд селекционеров по поиску новых форм для скрещивания и отбора. После этого съезда карьера Вавилова развивалась стремительно. Под руководством Вавилова была создана крупнейшая в мире коллекция культурных семян, и все это происходило в то время, когда гигантскую страну нужно было накормить, а зерно, вагонами отправляемое за границу, продавали за золото. Однако с начала 30- х годов на учёного и его сотрудников была организована травля, сторонники любимца Сталина Т. Д. Лысенко обвиняли идеи Вавилова в практической и теоретической никчемности. На него было заведено уголовное дело. В 1940 году Николай Вавилов был арестован на основании доноса и сфабрикованных обвинений. Не помогли многочисленные обращения крупных учёных академик а Д. Н. Прянишников а, его брат а С. И. Вавилов а.    . 9 июля 1941 года состоялось заседание Военной коллегии Верховного суда СССР, которое продолжалось всего несколько минут, и где присутствовали лишь обвиняемый и трое военных судей, свидетели и защита отсутствовали.    Вавилова приговорили к расстрелу, признав виновным в том, что он являлся одним из руководителей «антисоветской организации», никогда не существовавшей, под названием «Трудовая крестьянская партия» и был активным участником «антисоветской организации правых», также никогда не существовавшей.   В приговоре звучало: «Используя служебное положение, в интересах антисоветской организации проводил широкую вредительскую деятельность, направленную на подрыв и ликвидацию колхозного строя, на развал и упадок социалистического земледелия в СССР, поддерживал связи с заграничными белоэмигрантами, передавал им сведения, являющиеся государственной тайной Советского Союза».   Но казнить Вавилова Сталин так и не решился. Уже после вынесения приговора стало известно, что Николая Ивановича избрали почетным членом Линнеевского общества в Лондоне, и расстрел опального академика мог отрицательно сказаться на отношении западной общественности к советскому вождю, который в 1941- м очень рассчитывал на установление союзнических отношений с Великобританией. Спустя время расстрел заменили 20- летним сроком лагерей.   В 1941- м Николаю Ивановичу было 54. Не очень молодой и не очень крепкий человек, навсегда подорвавший здоровье еще в экспедициях, где неоднократно чудом выживал после перенесенн ого тифа и малярии. 11 месяцев следствия, зверских допросов, чудовищные условия тюремного содержания. Дистрофия, цинга, пеллагра, сердечная недостаточность, невроз. . . В саратовской тюрьме к этому добавятся дизентерия и крупозное воспаление легких. о тсутствие элементарной медицинской помощи, бесконечное моральное унижение. Его избивали, ему сутками не давали спать, он ничего не знал о судьбе своих близких, в том числе о сыновьях от первого и второго брака. Над Вавиловым издевались с упоением.    Привлеченный впоследствии к уголовной ответственности сотрудник Н КВД Хв ат на суде признался, каким бесконечным конвейнерным допросам подвергался Н иколай И ванович: «многочасовая стойка по четверо, пятеро суток, ноги распухали так, что приходилось разрезать штанины брюк.   Согласно документам, было проведено более 230 допросов, которые продолжались около 900 часов. Однако Николай Иванович неизменно проявлял удивительную силу   духа: « Пойдем   на костер, будем гореть, но от убеждений своих не откажемся». На «излечение» в тюремную больницу Вавилов поступил 24 января, а утром 26- го 1943 года его уже навсегда выписали. Гения мирового ранга, гордость отечественной науки, почетн ого члена Лондонского Линнеевского общества, Нью- Йоркского географического общества, Американского ботанического общества, Мексиканского агрономического общества, Испанского королевского общества естествоиспытателей, Британской ассоциации биологов, почетного доктора Софийского университета, Чехословацкой академии наук, иностранного члена Лондонского Королевского общества зарыли вместе с другими доходягами в яме города Саратова недалеко от тюрьмы. Место захоронения известно, индивидуальная могила отсутствует.   Спустя 2 года после смерти Сталина, 20 августа 1955 г. с Николая Ивановича Вавилова были сняты все обвинения «за отсутствием состава преступления». После реабилитации Президиум Академии наук СССР восстановит Вавилова в списках академиков, а незаконность действий Хвата, в том числе применение физических истязаний, зафиксируют документально. Его имя носит ряд ВУЗов, научных обществ, а также топонимических объектов: улиц, населённых пунктов, а стероид, кратер на Луне. Нужно нам покаяние? Прости В сех грешников земли невинных? За то, что не могли тебя спасти О т лап когтистых, ястребиных? Несчётное число часов стоял ты на ногах   Больных, опухших, посинелых   И на двенадцати" вредительских" листах  На время спас от пыток своё тело? Расстрел! В помиловании отказать! - Нет! пусть живёт! Живого мучить! В Саратов к смертникам сослать И там  сгноить в мешке вонючем. Да можно ли там лекции читать? В подвале, что без воздуха  и света? Куда вас поместили умирать, А камера до тошноты нагрета? А ты читал в хитоне из мешка, Цингою поражённый и голодный И Берии писал, пока жива рука, Что на работу ты ещё пригодный. . . Кровавой диареей истекая, Жизнь гения ушла в небытиё. . . Убийца твой прожил, сверкая Наградами за злодеяние своё. Нужно нам покаяние. Прости … Но что цветы к могиле запоздалой? Рассказываю о твоём пути, О звёздном часе и годах опалы. Я преклоняюсь снова пред тобой, Перечислять устав твои заслуги. Передо мной улыбчивый, живой Великий рыцарь, преданный науке. Светлана Ламбина/ Лана Веточка/ - А теперь подробнее об основных заслугах Николая И вановича. Итак, учение Вавилова о центрах происхождения культурных растений Учение об исходном материале является основой современной селекции. Исходный материал служит источником наследственной изменчивости – основы для искусственного отбора. Для отыскания центров разнообразия и богатства растительных форм Н. И. Вавилов за 1922- 1933 годы побывал в 60 странах мира, а также в 140 районах нашей страны. Важно подчеркнуть, что поиски культур ных растений и их диких сородичей шли не вслепую, а опирались на стройную строгую теорию центров происхожде ния культурных растений, разработанную Н. И. Вавиловым. Если до него ботаники- географы искали «вообще» родину пшеницы, то Вавилов искал центры происхождения отдельных видов, групп видов пшеницы в различных областях земного шара. При этом особо важно было выявить области естественного распространения разновидностей данного вида и определить центр наибольшего разнообразия его форм. Чтобы установить географическое распределение разновидностей и рас культурных растений и их диких родичей, Н. И. Вавилов изучал очаги древнейшей земледельческой культуры, начало которой он видел в горных районах Эфиопии, Передней и Средней Азии, Китая, Индии, в Андах Южной Америки, а не в широких долинах крупных рек – Нила, Ганга, Тигра и Евфрата, как утверждали ученые прежде. В результате экспедиций был собран ценный фонд мировых растительных ресурсов, насчитывающий свыше 250000 образцов. Подобная коллекция была создана и в США, однако она значительно уступала  вавиловской  коллекции и по числу образцов, и по видовому составу. Коллекционные образцы, собранные под руководством Н. И. Вавилова, хранились в Ленинграде во Всесоюзном институте растениеводства( ВИРе) , созданном Н. И. Вавиловым в 1930 г. На основе Всесоюзного института прикладной ботаники и новых.   В годы Великой Отечественной войны во время блокады Ленинграда сотрудники  ВИРа  несли круглосуточное дежурство при коллекции семян зерновых культур. 13 человек   умерли голодной смертью, но бесценное видовое и сортовое богатство, из которого и поныне селекционеры всего мира черпают материал для создания новых сортов и гибридов, было сохранено. Во второй половине XX столетия были организованы новые экспедиции по сбору образцов для пополнения коллекции  ВИРа; в настоящее время эта коллекция насчитывает до 300 тысяч образцов растений, принадлежащим к 1740 видам. Н. И. Вавилов установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем генетического разнообразия культурных растений, и выделил основные центры происхождения культурных растений.   Для каждого центра установлены характерные для него важнейшие сельскохозяйственные культуры. А какие, вам предстоит выяснить самим. IV. Самостоятельная работа, Работа с учебником На основе текста учебника, материалов сообщения, данных таблицы «Центры происхождения культурных растений» заполните таблицу: Центры происхождения культурных растений Местоположение Культивируемые растения Южноамериканский Центральноамериканский Средиземноморский Восточноазиатский Юго- западноазиатский Южноазиатский Абиссинский 2. Подготовьте ответы на вопросы: - Что вы сегодня ели на завтрак? Откуда родом эти продукты? - Ч то бы вы приготовили на ужин, используя растения из Средиземноморского центра? На праздничный стол из Абиссинского центра? V. Проверка самостоятельной работы- Ещё одно важное открытие- Закон гомологических рядов Н. И. Вавилов установил, что «важным моментом при оценке материала для селекции является наличие в нем разнообразия наследственных форм». Б ольшое значение он придавал новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале Н. И. Вавилов назвал  генетическим потенциалом  исходного материала. Систематизируя учение об исходном материале, Н. И. Вавилов сформулировал  закон гомологических рядов  ( 1920 г. ) : « 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 рядах их изменчивости » Согласно этому закону, у генетически близких видов и родов существуют близкие гены, которые дают сходные серии множественных аллелей и вариантов признака. Например, в пределах разных родов злаков существует параллельная изменчивость окраски зерна: Варианты окраски зерна Роды злаков Рожь Пшеница Ячмень Овес Просо Бел ая есть есть есть есть есть Красн ая есть есть есть нет нет Зелен ая есть есть есть есть есть Черн ая есть есть есть нет нет Фиолетов ая есть есть есть нет нет   Теоретическое и практическое значение закона гомологических рядов: Н. И. Вавилов- четко разграничил внутривидовую и межвидовую изменчивость. При этом вид рассматривался как целостная, исторически сложившаяся система. - п оказал, что внутривидовая изменчивость небезгранична и подчиняется определенным закономерностям. Закон гомологических рядов является руководством для селекционеров, позволяя предсказать возможные варианты признаков. Учёный впервые осуществил целенаправленный поиск редких или мутантных аллелей в природных популяциях и популяциях культурных растений. В наше время продолжается поиск мутантных аллелей для повышения продуктивности штаммов, сортов и пород. В основе этого явления лежат не случайные, а вполне закономерные генетические, то есть наследственные взаимосвязи между поколениями организмов. Чем ближе по своим наследственным связям особи видов, родов и даже семейств, тем резче проявляется у них параллелизм признаков. Этот закон может способствовать более рациональному использованию органических богатств Земли. Закон гомологичных рядов признан одним из основных законов живой природы. Он облегчает поиск нужных для селекции хозяйственных признаков растений и животных. Цель практической деятельности селекционеров – создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающими нужными человеку качествами. Так, например, этим летом мне посчастливилось увидеть и попробовать на вкус зелёные арбузы с жёлтой мякотью и жёлтые арбузы с красной мякотью, белые огурцы «Белый ангел». Предлагаю выполнить задания. VI. Выполнение творческого задания 1. Представьте, что вы селекционеры, вам необходимо создать новый сорт огурцов. Какими признаками вы наделили бы свой новый сорт? Почему именно этими признаками? 2. Вам необходимо вывести новый сорт томата, пригодного для механизированной уборки плодов. Какими признаками вы наделили бы свой сорт? VII. Обобщение и систематизация, контроль знаний, умений учащихся. • почему теоретической основой селекции является генетика? • почему большинство сортов культурных растений погибнет без участия человека? • для чего ведутся селекционные работы? Подведение итогов урока. Домашнее задание.