Генетика растений и животных

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное 
учреждение высшего образования 
«Самарский государственный аграрный университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Е. Г. Александрова 
 
 
Генетика растений и животных  
 
 
Учебное пособие  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кинель 2022 
1 

УДК 575 (075)  
ББК 28.04 я7 
   А46 
 
Рекомендовано учебно-методическим советом Самарского ГАУ 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф. кафедры «Технология производства и экспертиза 
продуктов из растительного сырья» 
ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет» 
В. А. Милюткин; 
канд. техн. наук, доцент высшей биотехнологической школы  
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»  
Д. В. Зипаев 
 
 
Александрова, Е. Г.  
А46   Генетика растений и животных : учебное пособие / Е. Г. Александрова. – Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2022. – 155 с. 
ISBN 978-5-88575-685-3 
 
 
Учебное пособие содержит теоретический и демонстрационный материал, раскрывающий основные понятия и научные положения дисциплины «Генетика растений и животных», необходимые для формирования у обучающихся целостных представлений о явлениях наследственности и изменчивости, а также о практическом использовании достижений 
генетики в селекции растений и животных.  
Издание предназначено для обучающихся очной, очно-заочной и заочной форм обучения направления подготовки 35.03.07 «Технология 
производства и переработки сельскохозяйственной продукции».  
 
 
 
УДК 575 (075) 
ББК 28.04 я7 
 
ISBN 978-5-88575-685-3 
 
 
 
© ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2022 
© Александрова Е. Г., 2022 
2 

Предисловие 
 
Цель издания состоит в оказании содействия обучающимся в 
успешном освоении дисциплины «Генетика растений и животных». Применение пособия в учебном процессе направлено на 
формирование у обучающихся системы компетенций по основным 
закономерностям наследственности, изменчивости животных и 
растений и их реализации. 
Задачи дисциплины: 
- изучение цитологических основ наследственности;  
- изучение основных закономерностей наследования при 
внутривидовой и отдаленной гибридизации; 
- изучение молекулярных механизмов реализации генетической программы; 
- изучение генетических основ создания генетически модифицированных организмов; 
- изучение генетических процессов в популяциях. 
Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по 
направлению подготовки «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции». В издании освящены вопросы, раскрывающие основные понятия и научные положения 
дисциплины «Генетика растений и животных», необходимые для 
формирования у обучающихся целостных представлений о явлениях наследственности и изменчивости, а также о практическом 
использовании достижений генетики в селекции растений и животных.  
Для повышения эффективности изучения материала в конце 
каждой главы даны вопросы для самопроверки полученных знаний, позволяющие обучающимся самостоятельно проверить степень усвоения материала.  
В издание включены также темы, которые в соответствии с 
рабочей программой дисциплины изучаются на лабораторных занятиях.  
В конце издания приведен список литературных источников, 
которые использовались для подготовки данного пособия и необходимы для изучения тем, представленных в нем. 
 
 
3 

1. ПРЕДМЕТ, ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ 
 
1.1. Предмет, цель и задачи  
дисциплины «Генетика растений и животных» 
 
Генетика растений и животных (от греч. genesis – происхождение) – наука, изучающая механизмы и закономерности наследственности и изменчивости живых организмов и методы управления ими. 
Наследственность – свойство организмов передавать свои 
признаки и качества из поколения в поколение; свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями. 
Изменчивость – появление различий между организмами 
(частями организма или группами организмов) по отдельным  
признакам; это существование признаков в различных формах  
(вариантах).  
Существуют мономорфные и полиморфные признаки.  
Мономорфные признаки в норме представлены одним вариантом (например, у наземных позвоночных животных в норме одна голова, две пары передних и две пары задних конечностей, а на 
каждой конечности имеется по пять пальцев). Отклонение от нормального варианта – это аномалия или даже уродство.  
Полиморфные признаки в норме представлены двумя и более вариантами. Например, люди различаются по цвету глаз  
(карие, голубые и множество оттенков), цвету волос (черные, каштановые, русые, рыжие, светлые и множество оттенков), группам 
крови системы АВ0 (0, А, В, АВ). Однако из множества вариантов 
полиморфного признака не всегда удается выделить «нормальный» (попробуйте доказать, что II группа крови – это норма,  
а III – аномалия).  
Генетика решает ряд фундаментальных и прикладных задач. 
Она ставит своей целью познание закономерностей наследственности и изменчивости, а также изыскание путей практического 
использования этих закономерностей. Решение этих задач осуществляется на разных уровнях организации живой материи: молекулярном; хромосомном; клеточном; организменном; популяционном. 
Основная 
задача 
дисциплины 
«Генетика 
растений  
4 

и животных» – научить будущего технолога сельскохозяйственного производства определять физиологическое состояние растений 
по морфологическим признакам; распознавать принадлежность 
животных к основным направлениям продуктивности и оценивать 
их роль в сельскохозяйственном производстве; применять основные методы исследования и проводить статистическую обработку 
полученных результатов. 
Современная генетика растений и животных изучает цитологические и молекулярные основы наследственности и изменчивости, закономерности наследования, генетические основы своеобразного формирования, механизмы эволюции, частную генетику 
сельскохозяйственных растений и животных.  
Способы генетики растений и животных используют при познании географических культур сельскохозяйственных растений, 
микроклонировании растений, выведение более устойчивых сортов и пород методом гибридизации и т.д. 
 
 
1.2. Основные этапы развития дисциплины  
«Генетика растений и животных» 
 
Уже к V в. до н. э. сформировались две основные теории: 
прямого и непрямого наследования признаков. Сторонниками 
прямого наследования был Гиппократ, который считал, что репродуктивный материал собирается из всех частей тела, и таким образом, все органы тела непосредственно влияют на признаки потомства. По мнению Гиппократа, здоровые части тела поставляют 
здоровый репродуктивный материал, а нездоровые – нездоровый, 
и в результате признаки, приобретаемые в течение жизни, должны 
наследоваться.  
Аристотель был сторонником непрямого наследования. Он 
считал, что репродуктивный материал вовсе не поступает из всех 
частей тела, а производится из питательных веществ, по своей 
природе предназначенных для построения разных частей тела.  
В Новое время в Англии (Т. Найт), Германии (Й. Кёльрейтер), 
Франции (О. Сажрэ) были разработаны методики постановки опытов по гибридологическому анализу, были открыты явления доминантности и рецессивности, сформулированы представления об 
элементарных наследуемых признаках. 
5 

К началу XX в. в растениеводстве и животноводстве был 
накоплен экспериментальный материал о наследовании потомками 
признаков родительских форм. Особенно ценные данные были 
получены во второй половине XVIII в. И. Кёльрейтером, который 
изучал полученные им гибриды у 54 видов растений и установил 
ряд закономерностей в наследовании признаков: равное влияние 
на признак отцовской и материнской форм, возврат признака у гибрида к одной из исходных родительских форм. Он впервые обратил внимание на дискретный характер наследования признаков, 
установил наличие пола у растений. Важное значение имели работы О. Сажре и Ш. Нодена во Франции, Т. Найта в Англии,  
А. Т. Болотова и К. Ф. Рулье в России, а также многих других ученых и практиков, которые наблюдали и описывали характер 
наследования признаков у растений и животных при внутривидовом и межвидовом скрещиваниях. 
Ч. Дарвин (1809-1882) в своей работе «Происхождение видов» 
(1859) и в последующих трудах обобщил опыт и наблюдения 
практиков и естествоиспытателей по изучению явлений наследственности и изменчивости, которые наряду с отбором являются 
движущими факторами эволюции органической природы. В работе «Временная гипотеза пангенезиса» Дарвин сделал попытку объяснить, каким образом осуществляется передача признаков и 
свойств от родителей потомкам. Эволюционная теория Дарвина 
сыграла важную роль в дальнейшем развитии генетики, обусловила возникновение ряда гипотез и теорий, объясняющих сущность 
наследственности и изменчивости. 
Основоположником генетики принято считать Г. Менделя. 
В 1865 г. чешский ученый Г. Мендель глубоко и последовательно с математическим описанием в опытах на горохе сформулировал законы доминирования для первого поколения гибридов, 
расщепления и комбинирования наследственных признаков в 
потомстве гибридов. Этот важнейший вывод доказал существование наследственных факторов, детерминирующих развитие определенных признаков. Работа Г. Менделя оставалась непонятой  
35 лет. 
В 1900 г. три ботаника независимо друг от друга, не зная работы Г. Менделя, на разных объектах повторили его открытие:  
Де Фриз из Голландии – в опытах с энотерой, маком и дурманом, 
Корренс из Германии – с кукурузой, Чермак из Австрии –  
6 

с горохом. Поэтому 1900 г. считается годом рождения генетики.  
С него начался период изучения наследственности, отличительной 
чертой которого стал предложенный ранее Г. Менделем гибридологический метод, анализ наследования отдельных признаков родителей в потомстве. 
В 1905 г. В. Бэтсон предложил термин «генетика», а в 1909 г. 
В. Иогансен предложил термин «ген» (от греческого genes – рождающий, рожденный) для обозначения наследственных факторов. 
Совокупность всех генов у одной особи ученый назвал генотипом, 
совокупность признаков организма – фенотипом. 
В 1908 г. Г. Харди и В. Вайнберг показали, что менделевские 
законы объясняют процессы распределения генов в популяциях 
(от лат. populus – население, народ). Ученые сформулировали закон, который описывает условия генетической стабильности популяции. 
В России в 1919 г. Ю. А. Филипченко организовал первую 
кафедру генетики в Ленинградском университете. В это время работал молодой Н. И. Вавилов, сформулировавший один из генетических законов – закон гомологических рядов наследственной изменчивости. 
Н. К. Кольцов, Ю. А. Филипченко и некоторые другие ученые 
в рамках евгенической программы проводили работы по генетике 
одаренности, изучая родословные выдающихся личностей. В этих 
исследованиях были допущены некоторые методические ошибки. 
Однако по сравнению с генетическими исследованиями в других 
странах в период расцвета евгеники подходы наших ученых были 
во многом верными. Так, Н. К. Кольцов и Ю. А. Филипченко правильно поставили вопрос о значении социальной среды в реализации индивидуальных способностей. Они полностью отвергли 
насильственный путь улучшения природы человека. В период 
проведения евгенических исследований в СССР были собраны интересные родословные выдающихся личностей (А. С. Пушкина,  
Л. Н. Толстого, А. М. Горького, Ф. И. Шаляпина и др.). 
Конец 20-х – начало 30-х годов характеризуются довольно 
большими успехами в развитии генетики. К этому времени стала 
общепризнанной хромосомная теория наследственности. Т. Морган и его ученики экспериментально доказали, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления. 
7 

Теоретическая и экспериментальная работы С. С. Четверикова 
(1926, 1929) положили начало современной генетике популяций. 
Большой вклад в изучение этого раздела внесли труды Р. Фишера 
(1931), С. Райта (1932), Н. П. Дубинина и Д. Д. Ромашова (1932), 
Дж. Е. Холдейна (1935) и др. 
После того как было установлено, что ДНК является носителем наследственной информации, ученые направили усилия на 
изучение молекулярной природы и генетической значимости ее 
отдельных компонентов. 
Исследование ДНК проводилось многими учеными. Весь 
накопленный комплекс биологических и физико-химических знаний привел к тому, что в 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик открыли 
двухцепочечную спиральную (пространственную) структуру молекулы ДНК. Затем бурно начала развиваться молекулярная и 
биохимическая генетика человека, а также иммуногенетика. 
Таким образом, в истории генетики можно выделить несколько основных этапов: 
– открытие законов Г. Менделя и изучение наследственности 
на уровне целостного организма; 
– изучение генетики на хромосомном уровне и открытие 
сцепленного наследования Т. Морганом и его учениками; 
– начало развитию современной генетики популяции дали 
теоретические и экспериментальные работы С. С. Четверикова; 
– развитие молекулярной генетики началось с построения 
пространственной структуры молекул ДНК Д. Уотсоном и Ф. Криком. 
Конец XX века ознаменовался бурным развитием биологических дисциплин и прежде всего генетики. В последние годы генетика становится одним из главных разделов биологии. Благодаря 
достижениям современной генетики стали успешно решатся вопросы производства продуктов питания за счет создания высокопродуктивных сельскохозяйственных животных и растений, начато успешное лечение наследственных заболеваний на генном 
уровне, а также конструктивно разрабатываются вопросы управления генофондами популяций наиболее ценных животных и растений. 
В настоящее время наследственность изучается на всех уровнях: молекулярном, клеточном, организменном и популяционном, 
при этом используют различные методы исследований. 
8 

Существует огромное разнообразие методов генетики: гибридологический метод, моносомный, генеалогический близнецовый, 
мутационный, популяционно-статистический, феногенетический, 
онтогенетический, 
иммуногенетический, 
сравнительноморфологические и сравнительно-биохимические методы, методы 
биотехнологии, разнообразные математические методы. 
 
Контрольные вопросы 
1. Что изучает генетика? Каково её место среди других биологических 
наук? 
2. Каковы задачи дисциплины «Генетика растений и животных»? 
3. История возникновения и становления генетики как науки. 
4. Охарактеризуйте основные этапы развития генетики. 
5. В чем сущность современных понятий наследственности и изменчивости? 
 
 
9 

2. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ 
 
2.1. Этапы генетики.  
Особенности развития отечественной генетики 
 
Генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а также 
механизмы эволюции живого. Наследственностью называется 
свойство одного поколения передавать другому признаки строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального развития. Свойства наследственности реализуются в 
процессе индивидуального развития. 
Основные закономерности передачи наследственных признаков были установлены на растительных и животных организмах, 
они оказались приложимы и к человеку. В своем развитии генетика прошла ряд этапов. 
Первый этап связан с открытием Г. Менделем (1865) дискретности (делимости) наследственных факторов и разработкой 
гибридологического метода изучения наследственности, т.е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. 
Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные 
свойства и признаки организма развиваются под контролем 
наследственных факторов (генов), которые при слиянии гамет и 
образовании зиготы не смешиваются, не растворяются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга. 
Значение открытий Г. Менделя оценили после того, как его 
законы были вновь переоткрыты в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: де Фризом в Голландии, К. Корренсом в 
Германии и Э. Чермаком в Австрии. Результаты гибридизации, 
полученные в первое десятилетие XX в. на различных растениях и 
животных, полностью подтвердили менделевские законы наследования признаков и показали их универсальный характер по отношению ко всем организмам, размножающимся половым путем. 
Закономерности наследования признаков в этот период изучались 
на уровне целостного организма (горох, кукуруза, мак, фасоль, 
кролик, мышь и др.). 
Менделевские законы наследственности заложили основу 
теории гена – величайшего открытия естествознания XX в., а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии.  
10