Mutationer som uppstår naturligt utan att påverka kroppen av olika faktorer kallas spontan. Huvuddraget i manifestationen av spontana mutationerär att genetiskt nära arter och släkten kännetecknas av närvaron av liknande former av variabilitet. Regelbundenheten i närvaron av homologa serier i ärftlig variation etablerades av en enastående genetiker och uppfödare, akademiker N.I. Vavilov (1920). Han avslöjade att homologa serier inte bara finns på artnivåer och generiska nivåer i växter, utan även kan hittas hos däggdjur och hos människor.
Kärnan i lagen är det genetiskt besläktade släkten och arter kännetecknas av homologa (liknande) serier i ärftlig variation... En liknande genotypisk variabilitet är baserad på en liknande genotyp i närbesläktade former (d.v.s. en uppsättning gener, deras position i homologa loci). Genom att känna till variationsformerna, till exempel ett antal mutationer i arter inom ett släkte, kan man därför anta närvaron av samma mutationer i andra arter av ett givet släkte eller familj. Liknande mutationer i genetiskt besläktade arter N.I. Vavilov kallade homologa serier i ärftlig variation. Exempel på:
1) representanter för familjen av spannmål har en liknande genotyp. Inom släktena av denna familj (vete, råg, havre, etc.) observeras liknande mutationer. Dessa inkluderar följande: barkorn, awnlessness, logi, olika struktur och färg på spannmål, etc. Awless former av vete, råg, havre och ris är särskilt vanliga;
2) liknande mutationer finns hos människor och däggdjur: korttåade (får, människor), albinism (råttor, hundar, människor), diabetes mellitus (råttor, människor), grå starr (hundar, hästar, människor), dövhet (hundar, katter, människor) och etc.
Lagen för homologa serier av ärftlig variation är universell. Medicinsk genetik använder denna lag för att studera sjukdomar hos djur och utveckla behandlingar för dem hos människor. Det har fastställts att onkogena virus överförs genom könsceller och integreras i deras genom. I det här fallet utvecklar avkomman samsjukdomar som liknar föräldrarnas. Nukleotidernas sekvens i DNA har studerats i många närbesläktade arter, och graden av likhet är mer än 90 %. Detta innebär att mutationer av samma typ kan förväntas hos besläktade arter.
Lagen har stor tillämpning inom växtförädling. Genom att känna till arten av ärftliga förändringar i vissa sorter är det möjligt att förutsäga liknande förändringar i relaterade sorter genom att agera på dem med mutagener eller genom att använda genterapi. Detta kan inducera användbara förändringar i dem.
Modifieringsvariabilitet(enligt Charles Darwin - en viss variation) - dessa är förändringar i fenotyp under påverkan av miljöfaktorer som inte ärvs, och genotypen förblir oförändrad.
Förändringar i fenotypen under påverkan av miljöfaktorer hos genetiskt identiska individer kallas ändringar... Modifieringar kallas annars förändringar i svårighetsgraden av en egenskap. Uppkomsten av modifieringar beror på det faktum att miljöfaktorer (temperatur, ljus, fukt, etc.) påverkar enzymernas aktivitet och, inom vissa gränser, förändrar förloppet av biokemiska reaktioner. Modifieringsvariabilitet är adaptiv till sin natur, i motsats till mutationsvariabilitet.
Exempel på modifieringar:
1) pilspetsen har 3 typer av löv, olika i form, beroende på åtgärden miljöfaktor: pilformad, belägen ovanför vattnet, oval - på vattenytan, linjär - nedsänkt i vattnet;
2) hos Himalayakaninen växer svart ull i stället för rakad vit ull när den placeras under nya förhållanden (temperatur 2 C);
3) vid användning av vissa typer av foder ökar kroppsvikten och mjölkavkastningen avsevärt hos kor;
4) liljekonvaljblad på lerjordar är breda, mörkgröna och på fattiga sandjordar - smala och bleka i färgen;
5) maskrosväxter som flyttas högt upp i bergen eller i ett område med kallt klimat når inte sin normala storlek och blir dvärg.
6) med ett överskott av kalium i jorden ökar växttillväxten, och om det finns mycket järn i jorden uppträder en brunaktig nyans på de vita kronbladen.
Ändringsegenskaper:
1) ändringar kan förekomma i en hel grupp individer, eftersom dessa är gruppförändringar i svårighetsgraden av tecken;
2) ändringarna är adekvata, dvs. motsvarar typen och varaktigheten av exponering för en viss miljöfaktor (temperatur, ljus, markfuktighet, etc.);
3) modifieringar bildar en variationsserie, därför hänvisas de till kvantitativa förändringar i egenskaper;
4) modifieringar är reversibla inom en generation, det vill säga med en förändring av yttre förhållanden hos individer ändras graden av uttryck av egenskaper. Till exempel, hos kor med en förändring i utfodring, kan mjölkavkastningen förändras, hos människor, under påverkan av ultravioletta strålar, solbränna, fräknar, etc .;
5) ändringar ärvs inte;
6) modifieringar är av adaptiv (adaptiv) natur, det vill säga, som svar på förändringar i miljöförhållanden, manifesterar individer fenotypiska förändringar som bidrar till deras överlevnad. Till exempel anpassar sig tamråttor till gifter; säsongsfärgen på harar ändras;
7) är grupperade runt medelvärdet.
Under påverkan av den yttre miljön, i i större utsträckning, längden och formen på bladen, tillväxt, vikt etc. förändras.
Men under påverkan av miljön kan tecken ändras inom vissa gränser. ReaktionshastighetÄr de övre och nedre gränserna där funktionen kan ändras. Dessa gränser, inom vilka fenotypen kan förändras, bestäms av genotypen. Exempel 1: mjölkavkastningen från en ko är 4000-5000 l/år. Detta indikerar att inom sådana gränser observeras variationen av denna egenskap, och reaktionshastigheten är 4000–5000 l / år. Exempel 2: om höjden på stammen hos en tall havresort varierar från 110 till 130 cm, är reaktionshastigheten för denna egenskap 110–130 cm.
Olika tecken har olika reaktionshastighet - breda och smala. Bred reaktionshastighet- bladlängd, kroppsvikt, mjölkavkastning hos kor, etc. Snäv reaktionshastighet- fetthalt i mjölk, färg på frön, blommor, frukter etc. Kvantitativa egenskaper har en bred reaktionshastighet och kvalitativa - en smal reaktionshastighet.
Statistisk analys av modifieringsvariabilitet med hjälp av exemplet på antalet spikelets i ett öra av vete
Eftersom modifiering är en kvantitativ förändring i en egenskap, är det möjligt att utföra en statistisk analys av modifieringsvariabiliteten och härleda medelvärdet av modifieringsvariabiliteten, eller variationsserien. Variationsserie variabilitet av en egenskap (d.v.s. antalet spikelets i spikelets) - arrangemang av spikelets i en rad när antalet spikelets ökar. Variationsserien består av individuella variation(er). Om man räknar antalet enskilda varianter i variantserien kan man se att frekvensen av deras förekomst inte är densamma. Alternativ ( varianter)Är antalet spikelets i öronen av vete (enkelt uttryck för egenskapen). Oftast finns det genomsnittliga indikatorer för variationsserien (antalet spikelets varierar från 14 till 20). Till exempel, i 100 öron, måste du bestämma frekvensen av förekomsten av olika varianter. Enligt resultaten av beräkningar kan det ses att det oftast finns öron med ett genomsnittligt antal öron (16-18):
Den översta raden visar alternativen - från det minsta värdet till det största. Den nedre raden är frekvensen av förekomsten av varje variant.
Fördelningen av en variant i en variationsserie kan visas visuellt med hjälp av en graf. Ett grafiskt uttryck för en egenskaps variabilitet kallas variationskurva, vilket återspeglar variationsgränserna och frekvensen av förekomsten av specifika variationer av egenskapen (Fig. 36) .
V
Ris. 36 ... Variationskurva för antalet spikelets i ett öra av vete
För att bestämma medelvärdet för modifieringsvariabiliteten för vete öron är det nödvändigt att ta hänsyn till följande parametrar:
P är antalet öron med ett visst antal öron (frekvensen av förekomsten av egenskapen);
n är det totala antalet varianter av serien;
V är antalet spikelets i ett öra (varianter som bildar en variationsserie);
M - medelvärdet för modifieringsvariabiliteten eller det aritmetiska medelvärdet för variationsserien för veteöron bestäms av formeln:
M = –––––––––– (medelvärde för modifieringsvariabilitet)
2x14 + 7x15 + 22x16 + 32x17 + 24x18 + 8x19 + 5x20
M = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––= 17, 1 ...
Det genomsnittliga värdet av modifieringsvariabilitet har praktisk tillämpning för att lösa problemet med att öka produktiviteten hos jordbruksväxter och djur.
N. I. Vavilovs verksamhet
Den enastående sovjetiske genetikern Nikolai Ivanovich Vavilov gjorde ett stort bidrag till utvecklingen av rysk vetenskap. En hel galax av framstående ryska forskare växte upp under hans ledning. Den forskning som utfördes av N.I. Vavilov och hans studenter gjorde det möjligt för jordbruksvetenskapen att bemästra nya metoder för att söka efter vilda växtarter som ett källmaterial för avel, lade de teoretiska grunderna för sovjetisk avel.
Anmärkning 1
På grundval av en enorm mängd insamlat insamlingsmaterial formulerades läran om ursprungscentra för odlade växter. Och fröproverna som samlades in av Vavilov och hans medarbetare gav en bred front för genetisk forskning och avelsarbete.
Det var tack vare analysen av det insamlade materialet som den berömda lagen om homologa serier formulerades.
Kärnan i lagen om homologa serier av ärftlig variation
Under loppet av många års studier av vilda och kulturella former av vegetation på fem kontinenter, N.I. Vavilov drog slutsatsen att variationen hos arter och släkten som är nära besläktade i ursprung utförs på liknande sätt. I detta fall bildas de så kallade serierna av variabilitet. Dessa variationsserier är så korrekta att man, med kännedom om ett antal karaktärer och former inom en art, kan förutse upptäckten av dessa egenskaper hos andra arter och släkten. Ju närmare relationen är, desto mer fullständig är likheten i rangen av variabilitet.
Till exempel, i vattenmelon, pumpa och melon, kan fruktens form vara oval, rund, sfärisk, cylindrisk. Färgen på frukten kan vara ljus, mörk, randig eller prickig. Bladen på alla tre typerna av växter kan vara hela eller djupt skurna.
Om vi betraktar spannmål, då av de $ 38 $ av undersökta egenskaper som är karakteristiska för spannmål:
- råg och vete hittade $37,
- korn och havre - $ 35,
- för majs och ris - $ 32,
- hirs - $ 27.
Kunskap om dessa mönster gör att man kan förutsäga manifestationen av vissa egenskaper hos vissa växter. Genom exemplet med manifestationen av dessa egenskaper i andra relaterade växter.
V modern tolkning Formuleringen av denna lag om homologiska serier av ärftlig variation är som följer:
"Besläktade arter, släkten, familjer har homologa gener och genordningar i kromosomerna, vars likhet är desto mer komplett, ju närmare taxan som jämförs evolutionärt."
Vavilov etablerade detta mönster för växter. Men efterföljande forskning har visat att lagen är universell.
Den genetiska grunden för lagen om homologa serier av ärftlighet
Den genetiska grunden för ovannämnda lag är det faktum att närbesläktade organismer under liknande förhållanden kan reagera på samma sätt på miljöfaktorer. Och deras biokemiska processer är ungefär desamma. Detta mönster kan formuleras enligt följande:
"Graden av historisk gemenskap av organismer är direkt proportionell mot antalet vanliga gener i grupperna som jämförs."
Eftersom genotypen av närbesläktade organismer är likartad kan förändringarna i dessa gener under mutationer vara liknande. Utåt (fenotypiskt) yttrar sig detta som samma karaktär av variation i närbesläktade arter, släkten etc.
Betydelsen av lagen om homolog serie av ärftlighet
Lagen om homologa serier är av stor betydelse både för utvecklingen av teoretisk vetenskap och för praktisk applikation inom jordbruksproduktionen. Det ger en nyckel till att förstå riktningen och utvecklingssätten för besläktade grupper av levande organismer. Vid avel på grundval av detta är det planerat att skapa nya sorter av växter och raser av husdjur med en viss uppsättning egenskaper, baserat på studiet av den ärftliga variationen hos närbesläktade arter.
I organismers systematik gör denna lag det möjligt att hitta nya förväntade former av organismer (arter, släkten, familjer) med en viss uppsättning egenskaper, förutsatt att en sådan uppsättning hittades i besläktade systematiska grupper.
MUTATIONELL VARIABILITET
Planen
Skillnaden mellan mutationer och modifieringar.
Klassificering av mutationer.
N.I. Vavilovs lag
Mutationer. Mutations koncept. Mutagena faktorer.
Mutationer - dessa är plötsliga, ihållande, naturliga eller konstgjorda förändringar i det genetiska materialet som sker under påverkan av mutagena faktorer .
Typer av mutagena faktorer:
A) fysisk- strålning, temperatur, elektromagnetisk strålning.
B) kemiska faktorer -ämnen som orsakar kroppsförgiftning: alkohol, nikotin, formalin.
V) biologisk- virus, bakterier.
Skillnaden mellan mutationer och modifieringar
Klassificering av mutationer
Det finns flera klassificeringar av mutationer.
I Klassificering av mutationer efter värde: fördelaktigt, skadligt, neutralt.
Användbar mutationer leder till ökat motstånd hos organismen och är material för naturligt och artificiellt urval.
Skadliga mutationer minska vitaliteten och leda till utvecklingen av ärftliga sjukdomar: hemofili, sicklecellanemi.
II Klassificering av mutationer efter lokalisering eller ursprungsort: somatisk och generativ.
Somatisk uppstår i kroppens celler och påverkar endast en del av kroppen, medan individer av mosaiken utvecklas: olika ögon, hårfärg. Dessa mutationer ärvs endast under vegetativ förökning (i vinbär).
Generativ – förekommer i könscellerna eller i cellerna från vilka könsceller bildas. De är indelade i nukleära och extranukleära (mitokondrie, plastid).
III Mutationer på grund av genotypförändringens natur: kromosomala, genomiska, gen.
Genetisk (eller prick) inte synlig i mikroskop, associerad med en förändring i genens struktur. Dessa mutationer uppstår som ett resultat av förlusten av en nukleotid, införandet eller ersättningen av en nukleotid med en annan. Dessa mutationer leder till gensjukdomar: färgblindhet, fenylketonuri.
Kromosomal (omstrukturering) förknippas med en förändring i kromosomernas struktur. Vad kan hända:
Radering: - förlust av ett kromosomställe;
Duplicering - fördubbling av kromosomsektionen;
Inversion - rotation av en del av kromosomen med 180 0;
Translokation - utbyte av sektioner av icke-homologa kromosomer och fusion två icke-homologa kromosomer till en.
Orsaker till kromosomala mutationer: förekomsten av två eller flera kromosombrott, följt av deras koppling, men i fel ordning.
Genomisk mutationer leda till en förändring av antalet kromosomer. Skilja på heteroploidi och polyploidi.
Heteroploidi associerad med en förändring av antalet kromosomer, på flera kromosomer - 1.2.3. Orsaker: icke-divergens av kromosomer i meios:
- Monosomi - en minskning av antalet kromosomer per kromosom. Den allmänna formeln för kromosomuppsättningen är 2n-1.
- Trisonomi -ökning av antalet kromosomer med 1. Allmän formel 2n + 1 (47 kromosomer Clanfeiter syndrom; trisonomi på 21 par kromosomer - Downs syndrom (tecken på flera medfödda defekter som minskar kroppens vitalitet och försämrad mental utveckling).
Polyploidi - multipel förändring av antalet kromosomer. I polyploida organismer upprepas den haploida (n) uppsättningen av kromosomer i celler inte 2 gånger, som i diploida organismer, utan 4-6 gånger, ibland mycket mer - upp till 10-12 gånger.
Uppkomsten av polyploider är förknippad med en kränkning av mitos eller meios. I synnerhet leder icke-divergens av homologa kromosomer i meios till bildandet av könsceller med ett ökat antal kromosomer. I diploida organismer, som ett resultat av denna process, kan diploida (2n) könsceller bildas.
Det finns allmänt i odlade växter: bovete, solros, etc., såväl som i vilda växter.
NI Vavilovs lag (lagen om homologa serier av ärftlig variation).
/ Sedan urminnes tider har forskare observerat förekomsten av liknande egenskaper hos olika arter och släkten av samma familj, till exempel meloner som liknar gurkor eller vattenmeloner som liknar meloner. Dessa fakta utgjorde grunden för lagen om homologa serier i ärftlig variation. /
Multipel allelism. Parallell variation... En gen kan vara i mer än två tillstånd. Variationen av alleler av en gen namnges multipel allelism... Olika alleler bestämmer olika grader av samma egenskap. Ju fler alleler individer av populationer bär på, desto mer plastisk arten är, desto bättre är den anpassad till förändrade miljöförhållanden.
Multipel allelism ligger bakom parallell variation - ett fenomen där liknande tecken förekommer hos olika arter och släkten av samma familj. Vavilov systematiserade fakta om parallell variabilitet. /
NI Vavilov jämförde arterna av spannmålsfamiljen. Han fann att om mjukt vete har vinter- och vårformer, awnless och awnless, så finns samma former nödvändigtvis i durumvete. Dessutom sammansättningen av funktionerna. Genom vilka former inom en art och ett släkte skiljer sig åt, visar det sig ofta vara detsamma i andra släkten. Till exempel repeterar formerna av råg och korn formerna för olika typer av vete, och de bildar samma parallella eller homologa serie av ärftlig variation.
Systematiseringen av fakta gjorde det möjligt för N.I. Vavilov att formulera lagen om homologa serier i ärftlig variation (1920): arter och släkten som är genetiskt nära kännetecknas av liknande serier av ärftlig variation med sådan regelbundenhet. Att man, genom att känna till ett antal former inom en art, kan förutse fyndet av parallella former i andra arter och släkten.
Homologin för de ärftliga egenskaperna hos närbesläktade arter och släkten förklaras av homologin hos deras gener, eftersom de härstammar från samma föräldraart. Dessutom är mutationsprocessen i genetiskt besläktade arter liknande. Därför har de en liknande serie av recessiva alleler och, som ett resultat, parallella egenskaper.
Slutsats från Vavilovs lag: varje art har vissa gränser för mutationsvariabilitet. Ingen mutationsprocess kan leda till förändringar som går utanför spektrumet av ärftlig variation hos arten. Så hos däggdjur kan mutationer ändra färgen på pälsen från svart till brun, röd, vit, ränder, fläckar kan förekomma, men utseendet på en grön färg är utesluten.
Den 4 juni gjorde han en rapport "The law of homologous series in hereditary variability". Detta är ett av de verk som anses grundläggande och utgör den teoretiska grunden för biologisk forskning. Lagens väsen handlar om att arter och släkten som är genetiskt nära (relaterade till varandra genom ursprungsenheten) kännetecknas av liknande serier i ärftlig variation. Studenthobby för studier av spannmål, och sedan korsblommiga, baljväxter, pumpa tillät Vavilov och hans elever att hitta mutationer som liknar relaterade arter och sedan i släkten. I tabellen som utvecklats som ett resultat av experimenten markerade Vavilov mutationer med ett "+"-tecken, vars manifestation hittades i dessa arter, och de tomma utrymmena indikerar att sådana mutationer borde finnas, men ännu inte har hittats. En tabell med tomma celler, som kommer att fyllas i med vetenskapens vidareutveckling. Vi har redan träffat något liknande någonstans?! Naturligtvis, inom kemi, det berömda periodiska systemet! Regelbundenhet hos de två lagarna bekräftas av vetenskapen. "Tom" celler fylls, och detta är grunden för praktiskt urval. Durumvete är känt endast i vårformen, men enligt lagen måste durumvete av vinterformen också finnas i naturen. Hon upptäcktes verkligen snart på gränsen mellan Iran och Turkiet. Pumpor och meloner kännetecknas av enkla och segmenterade frukter, men denna form beskrevs inte på Vavilovs tid. Men segmenterade vattenmeloner hittades i den sydöstra delen av den europeiska delen av Ryssland. Odlingen domineras av odling av tresidiga betor, vars grödor kräver ogräsrensning och borttagning av två extra skott. Men bland kongener av betor i naturen fanns det också engroddsformer, så forskare kunde skapa en ny sort av engroddsbetor. Aggressivitet i spannmål är en mutation som har visat sig vara fördelaktig vid införandet av maskinskörd, där mekanismerna är mindre igensatta. Uppfödare, med hjälp av Vavilovs lag, hittade awnless former och skapade nya varianter av awnless spannmål. Fakta om parallell variation i nära och avlägsna arter var redan kända för Charles Darwin. Till exempel samma färg på pälsen av gnagare, albinism i representanter olika grupper djurvärlden och människan (ett fall av albinism bland svarta beskrivs), frånvaron av fjäderdräkt hos fåglar, frånvaron av fjäll hos fisk, en liknande färg på frukter av fruktgrödor, variation av rotfrukter, etc. Orsaken till parallellitet i variabilitet ligger i det faktum att grunden för homologa karaktärer ligger i närvaron av liknande gener: ju närmare arten och släktena är genetiskt, desto mer fullständig är likheten i variationsserien. Därav - anledningen till homologa mutationer - det gemensamma ursprunget för genotyper. Natur i evolutionsprocessen programmerades den så att säga enligt en formel, oavsett artens ursprungstidpunkt. Lagen om homologa serier i NI Vavilovs ärftliga föränderlighet var inte bara en bekräftelse på Darwins lära om arternas ursprung, utan utvidgade också begreppet ärftlig föränderlighet. Nikolai Ivanovich kan återigen proklameras: "Tack vare Darwin!", Men också "Fortsättning av Darwin!" Låt oss gå tillbaka till 1920. Ögonvittnens memoarer är intressanta. Alexandra Ivanovna Mordvinkina, som var närvarande vid kongressen för Saratov Agricultural Institute (senare kandidat för biologiska vetenskaper), påminde: "Kongressen öppnade i universitetets största auditorium. Inte ett enda reportage gjorde senare så starkt intryck på mig som Nikolai Ivanovichs tal. Han talade med inspiration, alla lyssnade med kvarhållna andetag, det kändes att något väldigt stort, nytt inom vetenskapen öppnade sig framför oss. När stormiga, långvariga applåder hördes sa professor Vyacheslav Rafailovich Zelensky: "Dessa är biologer som hälsar sin Mendeleev." Nikolai Maksimovich Tulaykovs ord är särskilt inpräntade i mitt minne: "Vad kan läggas till denna rapport? Jag kan säga en sak: Ryssland kommer inte att gå under om det har söner som Nikolai Ivanovich." Nikolai Vladimirovich Timofeev-Resovsky, en utmärkt genetiker som kände Vavilov inte bara från sitt arbete, utan också personligen, sa i förtroende till sina nära bekanta: serie - lagen är inte homologisk, utan analog serie, ja! " Vad är homologi? Denna likhet är baserad på gemensam härkomst. Vad är en analogi? Likheten mellan yttre tecken, som bestäms av en liknande livsmiljö, men inte av släktskap. Så vem har rätt? Vavilov! Man kan bara beundra djupet i hans biologiska sinne! Att bara ändra en term i namnet förändrar lagens väsen. Enligt lagen om homologa serier är alla människor lika, eftersom en biologiskt ursprung, och tillhör arten homo sapiens, det vill säga alla är lika smarta, kapabla och begåvade etc., men de har yttre skillnader: i höjd, proportioner mellan kroppsdelar etc. Enligt lagen om analoga serier är människor utåt lika, eftersom de har en liknande livsmiljö, men olika ursprung. Och detta är redan utrymme för chauvinism, rasism, nationalism, upp till folkmord. Och Vavilovs lag säger att Afrikas pygmé och basketspelaren i Amerika är av samma genetiska rot, och man kan inte sätta den ena över den andra - detta är ovetenskapligt! Giltigheten av den allmänna biologiska regelbundenhet som upptäcktes av Vavilov har bekräftats av modern forskning, inte bara på växter utan också hos djur. Modern genetik tror att lagen avslöjar gränslösa utsikter vetenskaplig kunskap, generaliseringar och framsynthet ”(Professor M. Ye. Lobanov). Ett annat grundläggande verk av NI Vavilov - "Plantimmunitet mot infektionssjukdomar" (1919), tillhör Saratov-perioden. På titelsida böcker Nikolai Ivanovich skrev: "Tillägnad minnet av den store forskaren av immunitet Ilya Ilyich Mechnikov." Ingen stor vetenskapsman ser sig själv inom vetenskapen som en separat enhet. Så Vavilov, tack vare Mechnikov, ställde frågan, kan växter ha skyddande krafter om djur har dem? I jakten på ett svar på frågan utförde han forskning om spannmål med hjälp av en originell metod och, genom att generalisera praxis och teori, lade han grunden för en ny vetenskap - fytoimmunologi. Jobbet var rent praktisk betydelse- att använda växternas naturliga immunitet som det mest rationella och kostnadseffektiva sättet att bekämpa skadedjur. Den unga forskaren skapade en original teori om växternas fysiologiska immunitet mot infektionssjukdomar, och grunden för doktrinen var studiet av genotypisk immunitet. NI Vavilov studerade "värdens" reaktion på introduktionen av parasiten, specificiteten för denna reaktion, och fick reda på om hela serien är immun, eller bara vissa arter av denna serie. Nikolai Ivanovich fäste särskild vikt vid gruppimmunitet, och trodde att det i avel är viktigt att föda upp sorter som inte är resistenta mot en ras, utan mot en hel population av fysiologiska raser, och det är nödvändigt att leta efter sådana resistenta arter i hemlandet plantan. Vetenskapen bekräftade senare att vilda arter - släktingar till odlade växter - har naturlig immunitet och är mindre mottagliga för infektionssjukdomar. Det är införandet av resistensgener i växter som moderna uppfödare är engagerade i, med hjälp av teorin om N.I. Vavilov och metoder för genteknik. Forskaren var intresserad av utvecklingen av immunitetsfrågor under hela hans tid vetenskaplig verksamhet: "Läran om växtimmunitet mot infektionssjukdomar" (1935), "Lagarna för naturlig växtimmunitet mot infektionssjukdomar (nycklar till att hitta immunformer)" (publicerad endast 1961). Akademikern Pyotr Mikhailovich Zhukovsky anmärkte med rätta: "Under Saratov-perioden, även om den var kort (1917-1921), uppstod stjärnan av NI Vavilov, en vetenskapsman." Senare skrev Vavilov: "Jag migrerade från Saratov i mars 1921 med hela laboratoriet på 27 personer." Han valdes till chef för Bureau of Applied Botany vid Agricultural Scientific Committee i Petrograd. Från 1921 till 1929 - Professor vid institutionen för genetik och urval vid Leningrads jordbruksinstitut. 1921 skickade V. I. Lenin två vetenskapsmän till en konferens i Amerika, en av dem, N. I. Vavilov. Rapporten om genetisk forskning gjorde den populär bland konferensens forskare. I Amerika åtföljdes hans framträdanden av en stående ovation liknande den som senare var för Chkalov. "Om alla ryssar är så, då måste vi vara vänner med dem", ropade amerikanska tidningar. På 20-30-talet. NI Vavilov visar sig också som en viktig organisatör av vetenskap. Han var faktiskt skaparen och permanent ledare för All-Union Institute of Plant Industry (VIR). År 1929 skapades All-Union Academy of Agricultural Sciences (VASKHNIL) på grundval av All-Union Institute of Experimental Agronomy, som tidigare hade organiserats av Vavilov. Han valdes till den första presidenten (från 1929 till 1935). Med direkt deltagande av forskaren organiserades Institutet för genetik vid USSR:s vetenskapsakademi. På kort tid skapade Vavilovs talang vetenskaplig skola genetiker, som blev ledande i världen. Allt det första arbetet i vårt land inom genetikområdet utfördes av honom eller under hans ledning. VIR var den första att tillämpa metoden för experimentell polyploidi, och GD Karpechenko började arbeta med dess användning för avlägsna hybridisering. Vavilov insisterade på att börja arbeta med användningen av fenomenet heteros och interlinjär hybridisering. Idag är det urvalets ABC, men då var det början. Under 30 års vetenskaplig verksamhet har cirka 400 verk och artiklar publicerats! Fenomenalt minne, encyklopedisk kunskap, behärskar nästan tjugo språk, vetskap om alla innovationer inom vetenskapen. Han arbetade 18-20 timmar om dagen. Mamma skällde ut honom: "Du har ingen tid att sova ..." - minns Vavilovs son.
Homolog serielag
Bearbetningen av omfattande material av observationer och experiment, en detaljerad studie av variationen hos många Linnea-arter (Linneon), ett stort antal nya fakta som erhållits huvudsakligen i studien av odlade växter och deras vilda släktingar, tillät N.I. Vavilov för att sammanföra alla kända exempel på parallell variabilitet och formulera en allmän lag, som han kallade "The Law of Homologous Series in Hereditary Variation" (1920), rapporterad av honom vid den tredje allryska uppfödarkongressen, som hölls i Saratov. 1921 N.I. Vavilov skickades till Amerika för den internationella jordbrukskongressen, där han gjorde en presentation om lagen om homologa serier. Lagen om parallell variabilitet för närbesläktade släkten och arter fastställd av N.I. Vavilov och förknippas med ett gemensamt ursprung, utvecklande evolutionär undervisning C. Darwin, uppskattades av världsvetenskapen. Det uppfattades av lyssnarna som det största evenemanget i världen biologisk vetenskap, vilket öppnar de vidaste horisonterna för praktik.
Lagen om homologiska serier, först och främst, etablerar grunden för taxonomin för ett stort antal växtformer, som den organiska världen är så rik på, gör det möjligt för uppfödaren att få en klar uppfattning om var och en av dem, till och med den minsta, systematiska enheten i växtvärlden och att bedöma den möjliga mångfalden av källmaterialet för förädling.
Huvudbestämmelserna i lagen om homologa serier är följande.
"ett. Arter och släkten som är genetiskt nära kännetecknas av liknande serier av ärftlig variation med sådan korrekthet att man, med kännedom om ett antal former inom en art, kan förutse att parallella former hittas hos andra arter och släkten. Ju närmare släktena och linneonerna är genetiskt belägna i det allmänna systemet, desto mer fullständig är likheten i serien av deras variation.
2. Hela växtfamiljer i allmänhet kännetecknas av en viss variationscykel, som går igenom alla släkten och arter som utgör familjen."
Även vid den tredje allryska kongressen om avel (Saratov, juni 1920), där N.I. Vavilov för första gången rapporterade om sin upptäckt, alla kongressdeltagare medgav att "liksom det periodiska systemet (periodiska systemet)" kommer lagen om homologa serier att göra det möjligt att förutsäga existensen, egenskaperna och strukturen hos fortfarande okända former och arter av växter och djur, och uppskattade mycket den vetenskapliga och praktiska betydelsen av denna lag ... Moderna framsteg inom molekylär cellbiologi gör det möjligt att förstå mekanismen för förekomsten av homologisk variabilitet i närbesläktade organismer - på vad exakt likheten mellan framtida former och arter med befintliga bygger på - och att meningsfullt syntetisera nya växtformer som inte är finns i naturen. Nu läggs ett nytt innehåll in i Vavilovs lag, precis som utseendet kvantteorin gav ett nytt, djupare innehåll till Mendeleevs periodiska system.
Läran om ursprungscentra för odlade växter
I mitten av 1920-talet genomförde N.I. Vavilov och under hans ledning tillät Nikolai Ivanovich att formulera idéer om de geografiska ursprungscentra för odlade växter. Boken "Ursprungscentra för odlade växter" publicerades 1926. En djupt teoretiskt underbyggd idé om ursprungscentra gav vetenskaplig grund för det målmedvetna sökandet efter växter användbara för människor, har använts i stor utsträckning för praktiska ändamål.
Inte mindre viktig för världsvetenskapen är N.I. Vavilovs doktrin om ursprungscentra för odlade växter och om geografiska mönster i fördelningen av deras ärftliga egenskaper (första gången publicerad 1926 och 1927). I dessa klassiska verk av N.I. Vavilov var den första som presenterade en sammanhängande bild av koncentrationen av en enorm rikedom av former av odlade växter i de få primära härderna av deras ursprung och närmade sig lösningen av problemet med ursprunget för odlade växter på ett helt nytt sätt. Om före honom botaniker-geografer (Alphonse De-Candol och andra) letade efter "i allmänhet" vetets hemland, letade Vavilov efter ursprungscentra för enskilda arter, grupper av vetearter i olika regioner i världen. Samtidigt var det särskilt viktigt att identifiera områden med naturlig utbredning (områden) av sorter av denna art och att bestämma centrum för den största mångfalden av dess former (botanisk-geografisk metod).
För att fastställa den geografiska fördelningen av sorter och raser av odlade växter och deras vilda släktingar, N.I. Vavilov studerade centra för den äldsta jordbrukskulturen, vars början han såg i de bergiga regionerna i Etiopien, Västra och Centralasien, Kina, Indien, i Anderna i Sydamerika och inte i de breda dalarna i stora floder - Nilen, Ganges, Tigris och Eufrat, som forskare tidigare hävdat ... Resultaten av efterföljande arkeologisk forskning bekräftar denna hypotes.
För att hitta centra för mångfald och rikedom av växtformer, N.I. Vavilov organiserade många expeditioner enligt en specifik plan som motsvarar hans teoretiska upptäckter (homologa serier och ursprungscentra för odlade växter). besökte 60 länder i världen, samt 140 regioner i vårt land. Som ett resultat samlades en värdefull fond av världens växtresurser in, med över 250 000 prover. Den insamlade rikaste samlingen har studerats grundligt med hjälp av urvalsmetoder, genetik, kemi, morfologi, taxonomi och geografiska grödor. Den hålls fortfarande i VIR och används av våra och utländska uppfödare.
Skapandet av N.I. Vavilov modern undervisning om urval
Den systematiska studien av världens växtresurser av de viktigaste odlade växterna har radikalt förändrat idén om sort- och artsammansättningen av även sådana välstuderade grödor som vete, råg, majs, bomull, ärtor, lin och potatis. Bland arterna och många sorter av dessa odlade växter som kom från expeditioner var nästan hälften nya, ännu inte kända för vetenskapen. Upptäckten av nya arter och sorter av potatis förändrade helt den tidigare idén om det ursprungliga materialet för dess val. Baserat på det material som N.I. Vavilov och hans medarbetare, var hela bomullsurvalet baserat, och utvecklingen av de fuktiga subtroperna i Sovjetunionen byggdes.
Baserat på resultaten av en detaljerad och långtidsstudie av sortrikedom som samlats in av expeditioner, differentiella kartor över den geografiska lokaliseringen av sorter av vete, havre, korn, råg, majs, hirs, lin, ärtor, linser, bönor, bönor, kikärter, rader, potatis och andra växter sammanställdes. ... På dessa kartor kunde man se var den huvudsakliga sortmångfalden av de namngivna växterna är koncentrerad, det vill säga var källmaterialet för valet av en given gröda ska ösas. Även för så uråldriga växter som vete, korn, majs och bomull, som länge har spridit sig över världen, var det möjligt att med stor noggrannhet fastställa huvudområdena för den primära artpotentialen. Dessutom fastställdes sammanträffandet av områdena för primär morfogenes för många arter och till och med släkten. Geografiska studier har lett till upprättandet av en hel kulturell, oberoende flora, specifik för enskilda regioner.
Studiet av världens växtresurser tillät N.I. Vavilov att till fullo behärska källmaterialet för avelsarbete i vårt land, och han ställde och löste problemet med källmaterial för genetisk och avelsforskning på nytt. Han utvecklade de vetenskapliga grunderna för avel: läran om källmaterialet, den botaniska och geografiska grunden för växtkunskap, metoder för avel för ekonomiska egenskaper som involverar hybridisering, inzukhta, etc., vikten av avlägsen interspecifik och intergenerisk hybridisering. Alla dessa verk har inte förlorat sin vetenskapliga och praktiska betydelse för närvarande.
Den botaniska och geografiska studien av ett stort antal odlade växter ledde till en intraspecifik taxonomi av odlade växter, vilket ledde till att verken av N.I. Vavilovs "Linnean art as a system" och "Läran om odlade växters ursprung efter Darwin."
- I kontakt med 0
- Google+ 0
- OK 0
- Facebook 0
