Для преодоления бесплодия капустно редечного гибрида

§ 39. Полиплоидия, отдаленная гибридизация, искусственный мутагенез и их значение в селекции

Полиплоидия и отдаленная гибридизация в селекции растений. Многие культурные растения полиплоидны, т. е. содержат более двух гаплоидных наборов хромосом. Среди полиплоидов оказываются многие основные продовольственные культуры: пшеница, картофель, овес. Поскольку некоторые полиплоиды обладают большой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов и хорошей урожайностью, их использование в селекции оправданно.

Существуют методы, позволяющие экспериментально получать полиплоидные растения. За последние годы с их помощью созданы полиплоидные сорта ржи, гречихи, сахарной свеклы.

Отдаленная гибридизация, т. е. скрещивание растений, которые относятся к разным видам и даже родам, перспективна для создания совершенно новых форм растений. Однако гибриды первого поколения, как правило, бесплодны. Причина бесплодия заключается в нарушении конъюгации хромосом в мейозе. Полиплоидизация отдаленных гибридов приводит к восстановлению плодовитости благодаря нормализации мейотического процесса. Впервые отечественный генетик Г. Д. Карпеченко в 1924 г. на основе полиплоидии создал плодовитый капустно-редечный гибрид (рис. 50). Капуста и редька в диплоидном наборе имеют по 18 хромосом (2n=18).

Рис. 50. Процесс преодоления бесплодия межвидового гибрида на основе полиплоидизации (капустно-редечный гибрид)

Соответственно их гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный набор). Гибрид капусты и редьки имеет 18 хромосом. Хромосомный набор слагается из 9 «капустных» и 9 «редечных» хромосом. Этот гибрид бесплоден, так как хромосомы капусты и редьки не конъюгируют, поэтому процесс образования гамет не может протекать нормально. В результате удвоения числа хромосом в бесплодном гибриде оказались два полных (диплоидных) набора хромосом редьки и капусты (2n=36).

Вследствие этого возникли нормальные условия для мейоза: хромосомы капусты и редьки соответственно конъюгировали между собой. Каждая гамета несла по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9+9=18).

В зиготе вновь оказалось 36 хромосом; гибрид стал плодовитым.

Мягкая пшеница — природный полиплоид, состоящий из шести гаплоидных наборов хромосом родственных видов злаков. В процессе ее возникновения отдаленная гибридизация и полиплоидия играли важную роль.

Методом полиплоидизации отечественные селекционеры создали ранее не встречавшуюся в природе ржано-пшеничную форму — тритикале. Создание тритикале — нового вида зерновых, обладающего выдающимися качествами, — одно из крупнейших достижений селекции. Он был выведен благодаря объединению хромосомных комплексов двух различных родов — пшеницы и ржи. Тритикале по урожайности, питательной ценности и другим качествам превосходит обоих родителей. По устойчивости к неблагоприятным почвенноклиматическим условиям и наиболее опасным болезням она превосходит пшеницу, не уступая ржи.

В настоящее время генетики и селекционеры создают новые формы злаков, плодовых и других культур с использованием отдаленной гибридизации и полиплоидии.

Полиплоидия и отдаленная гибридизация у животных. Полиплоидия у животных в природе встречается редко. Однако у некоторых видов домашних животных она возможна. Известный отечественный ученый Б. Л. Астауров впервые создал полиплоидные формы тутового шелкопряда. Он пошел по пути, сходному с тем, который предложил Г. Д. Карпеченко. Используя отдаленную гибридизацию и полиплоидию, он создал совершенно новую форму тутового шелкопряда, объединившую в своем геноме хромосомы двух разных видов. Эта работа, несомненно, относится к числу блестящих достижений современной биологии.

Искусственный мутагенез и его значение в селекции. Вскоре после того, как было показано, что воздействие рентгеновскими лучами резко увеличивает темп мутационного процесса и вызывает массу новых мутаций, генетики приступили к разработке методов искусственного получения мутаций для целей селекции. В качестве мутагенов, т. е. вызывающих мутации агентов, в настоящее время широко используют различные виды ионизирующей радиации (рентгеновские лучи, гамма-лучи, тепловые и быстрые нейтроны, ультрафиолет) и специальные химические соединения.

В большинстве случаев мутации, возникающие у организмов под влиянием мутагенов, неблагоприятны для их носителей. Но наряду с мутациями, резко снижающими жизнеспособность, возникают и такие, которые могут представлять интерес для селекции.

Искусственный мутагенез, т. е. контролируемый человеком процесс возникновения мутаций, успешно применяется в селекции растений и микроорганизмов. Использование этого метода оказалось особенно эффективным применительно к разнообразным микроорганизмам: грибам, дрожжам, водорослям, бактериям. Микроорганизмы широко используются в пищевой промышленности, в производстве лекарств, биологически активных веществ, а также в производстве кормов для животных. Области их применения постоянно расширяются. С помощью искусственного мутагенеза, в частности, получены плесневые грибки, продуцирующие антибиотики в тысячи раз эффективнее, чем исходные формы. Значение антибиотиков общеизвестно: они сохраняют жизнь миллионам людей. Использование искусственного мутагенеза в селекции привело к созданию высокопродуктивных штаммов микроорганизмов — продуцентов витаминов, аминокислот, белков, которые активно используются в медицине и сельском хозяйстве. В будущем роль микроорганизмов в различных отраслях человеческой жизни неизбежно возрастет, что еще больше повысит значение селекции и генетики микроорганизмов.

Благодаря использованию мутагенов возникают мутантные формы растений, у которых сохранены ценные свойства формы или сорта и вместе с тем улучшены признаки, особенно интересующие селекционеров.

Мутантное растение лишь в редких случаях может быть сразу родоначальником сорта. В большинстве случаев такие растения служат материалом, который может быть использован для создания сортов путем гибридизации и отбора. Таким образом, искусственный мутагенез является важным и эффективным в арсенале методов, используемых в современной селекции.

Примером эффективности метода искусственного мутагенеза может служить сорт яровой пшеницы Новосибирская-67, созданный в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН. Этот сорт получен на основе мутантной формы, возникшей под влиянием обработки рентгеновскими лучами семян сорта пшеницы Новосибирская-7. Сорт Новосибирская-67 характеризуется укороченной и утолщенной соломиной, вследствие чего значительно повысилась его устойчивость против полегания. Он способен в условиях Западной Сибири давать урожай до 30—40 ц/га и обладает высокими хлебопекарными качествами.

  1. Почему отдаленная гибридизация ведет к бесплодию гибридов?
  2. Что вам известно о применении полиплоидии в селекции?
  3. Возможно ли создание плодовитых отдаленных гибридов у животных?
  4. Объясните механизм искусственного мутагенеза, его молекулярные основы.
  5. Представьте себе, что вы селекционер. Перед вами стоит задача вывести новый высокоурожайный сорт пшеницы на основе искусственного мутагенеза. Расскажите о последовательности вашей работы и раскройте ее содержание.

Использованные источники: tepka.ru

Использование спонтанных мутаций

· В каждой породе или сорте спонтанно возникают разнообразные мутации

· Искусственный отбор спонтанных мутаций и их комбинации при скрещивании при соответствующих условия содержания приводит к созданию новых форм животных и растений

· Спонтанные мутации возникают очень редко ( 1 на 10 9 гамет ) и большинство из них неблагоприятны , их поиск , идентификация и размножение очень трудоёмки и длительны ( успех селекции может быть только результатом счастливой случайности )

Индуцированный ( искусственный ) мутагенез

· Частота с спектр мутаций резко повышается при воздействии мутагенов (ионизирующих излучений , химических веществ , экстремальных условий внешней среды и т. д. )

· Применение ионизирующих излучений в селекции растений и микроорганизмов привело к созданию нового раздела – радиационной селекции

· Мутации носят ненаправленный характер (наряду с вредными нередко обнаруживаются и полезные ) селекционер отбирает и культивирует организмы с интересующими его признаками в качестве ценного исходного материала ; в сочетании с традиционными методами селекции ( гибридизация , отбор и др. ) создано немало ценных пород и сортов

· Экспериментальные мутации генетически идентичны естественным , природным ( всё естественное многообразие форм в природе может быть воспроизведено путём экспериментального мутагенеза и последующим комбинированием их путём скрещивания и отбора , что является воплощением закона гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова в эволюции культурных организмов )

· Особенно эффективен этот метод в селекции микроорганизмов и грибов ( специфичность этих объектов – быстрая смена поколений и лёгкость размножения ) , в короткий срок возможно увеличение продуктивности в 10 – 100 раз ( получение антибиотиков , витаминов , ферментов и проч. )

· В мире используется несколько сотен сортов с-х растений , созданных с помощью экспериментального мутагенеза ( пшеница , кукуруза , овёс –170 мутантных форм , рис , соя , томаты , подсолнечник люпин , хлопчатник , цветочные культуры и т. д. ) , у насекомых это мутантные формы тутового шелкопряда , пчёлСелекция растений

Отдалённая гибридизация у растений

· Получение плодовитого межродового капустно-редечного гибрида — рафанобрассики ( Г. Д. Карпеченко , 1924 г. ) ; Полученный отдалённый гибрид был очень мощным и совмещал признаки капусты и редьки

· Диплоидная форма этого гибрида бесплодна , т. к. гибрид имеет 18 хромосом ( 9 «капустных» и 9 «редечных» , которые не гомологичны и поэтому не коньюгируют , что вызывает нарушение мейоза и гаметогенез и , как следствие , стерильность )

· Для преодоления бесплодия Г. Д. Карпеченко удвоил число хромосом межродового гидрида ( т . е. получил его аллополиплоид ) ; в гибридном организме оказалось 36 хромосом – 18 «капустных» и 18 «редечных» , что обусловило возможность нормального мейоза ( каждая хромосома имела гомологичную пару – «капустные» хромосомы коньюгировали с «капустными» , а «редечные» с «редечными» ; каждая гамета рафинобрассики несла по одному гаплоидному набору капусты и редьки (9 + 9 ) = 18 , а в зиготе – 36 хромосом

· При дальнейшем размножении межродовой плодовитый капустно-редечный гибрид не скрещивался ни с капустой , ни с редькой и не расщеплялся на исходные родительские формы ( т. е. фактически возник новый биологический вид )

· Методом отдалённой гибридизации получена новая зерновая и кормовая культура – межродовой гибрид пшеницы с рожью ( тритикале ) , сочетающий ценные признаки пшеницы и ржи

· Межродовой пшенично-пырейный гибрид ( Н. В. Цицин ) ; путём скрещивания пшенично-пырейных гибридов и строгого отбора были получены новые сорта многолетних зернокормовых культур

· Межродовые гибриды вишни и черёмухи –церападус , тёрна и сливы , тёрна и алычи , яблони и груши , персика и абрикоса ( и. В. Мичурин )

Использованные источники: infopedia.su

Карпеченко применил метод полиплоидизации

А 31. 39% Для преодоления бесплодия капустно-редечного гибрида Г.Д. Карпеченко применил метод полиплоидизации, что позволило: 1) сохранить способность к вегетативному размножению 2) обеспечить нормальный ход митоза 3) стимулировать рост и развитие клеток 4) восстановить парность гомологичных хромосом.

Слайд 28 из презентации «Вопросы ЕГЭ по биологии». Размер архива с презентацией 225 КБ.

Биология 11 класс

«Место человека в жизни» — Класс Млекопитающие. Подотряд Человекообразных обезьян. Отрасль естествознания. Место человека в системе органического мира. Отряд Приматы. Исследования. Тип Хордовые. Подкласс Плацентарные. Подтип Позвоночные. Подотряд Человекообразные обезьяны. Дитя Земли.

«Ласка» — У основания хвоста имеются железы, выделяющие жидкость с неприятным запахом. Водится на всех континентах Северного полушария. В летнем мехе — буровато-коричневые. Ласка. Селится под камнями, в дуплах, в развалинах, в норах, амбарах и т. д. Ласка с детенышем. Гнездо выстилает сухой травой, мхом, листьями каштанов и папоротников. Живёт на полях и в лесах, в гористых и низменных местностях, не избегая населённых мест.

«Главные факторы эволюции» — Изоляция. Ненаправляющие факторы эволюции. Механизм эволюционных изменений. Результат действия мутаций. Дрейф генов. Изученные факторы. Мутации. Познакомиться с ненаправляющими факторами эволюции. Количество кроликов. Генные мутации. Аллель. Популяционные волны. Периодические колебания численности. Один из важнейших факторов эволюции. Факторы эволюции. Виды мутаций. Условия среды. Особенности поведения.

«Биогеоценоз пруда» — Виды, живущие на поверхности. Налим. Биотические факторы. Населенность водоема. Птицы, живущие на поверхности. Биогеоценоз пруда. Гетеротрофные организмы. Солнечный свет. Биоценоз пресного водоема. Автотрофные организмы.

«Комнатные растения» — Размножение. Общее угнетение растения. Жизненный цикл клеща. Погрузить горшок с растением в теплую воду на полчаса. Пассифлоры любят сильную и питательную землю. Уход. Летом необходимо сильное притенение. Температура комнатная. Комнатные растения. Светлое и солнечное место. Особенности. От автора. Секреты успеха. Алоэ. Удобрения. Аукуба. Хлорофитум. Кофеное дерево. Магний. Внешние признаки поражения.

«Динамика численности популяций» — Типы роста популяции. Показатели. Этапы разработки и исследования. Динамика популяций, как биологическое явление. Основные термины темы. Колебания численности особей. Модель «хищник – жертва». Информационные модели развития популяций. Повторим ранее изученный материал. Рост популяции. Величина ежегодного отлова. Знания о динамике популяций. Состояние окружающей среды. Колебания численности особей в популяции.

Всего в теме «Биология 11 класс» 57 презентаций

Использованные источники: 5klass.net

Методы селекции

Таблица 54. Основные методы селекции (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

В селекции растений широко применяют гибридизацию и отбор – массовый (без учета генотипа) и индивидуальный. В растениеводстве по отношению к перекрестноопыляющимся растениям нередко применяется массовый отбор. При таком отборе в посеве сохраняют растения только с желательными качествами. При повторном посеве снова отбирают растения с определенными признаками. Индивидуальный отбор сводится к выделению отдельных особей и получению от них потомства. Индивидуальный отбор приводит к выделению чистой линии – группы генетически однородных (гомозиготных) организмов. Путем отбора были выведены многие ценные сорта культурных растений. Для внесения в генофонд создаваемого сорта растений или породы животных ценных генов и получения оптимальных комбинаций признаков применяют гибридизацию с последующим отбором. При скрещивании разных пород животных или сортов растений, а также при межвидовых скрещиваниях в первом поколении гибридов повышается жизнеспособность и наблюдается мощное развитие. Это явление получило название гибридной силы, или гетерозиса. Оно объясняется переходом многих генов в гетерозиготное состояние и взаимодействием благоприятных доминантных генов. При последующих скрещиваниях гибридов между собой гетерозис затухает вследствие выщепления гомозигот.

Используют также полиплоидию, благодаря которой выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Таким путем Г. Д. Карпеченко (1935) получил межвидовой капустно-редечный гибрид. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зерна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдаленной гибридизации.

Один из приемов селекции – выведение чистых линий путем многократного принудительного самоопыления растений: потомство такого растения становится гомози-готным по всем генам; в дальнейшем скрещивают особи двух чистых линий, что резко повышает урожайность гибридов первого поколения, их жизнестойкость. Это явление называется гетерозисом. Однако в последующих поколениях гетерозис снижается, урожайность уменьшается, и поэтому в практике используют только гибриды первого поколения.

Методами скрещивания и индивидуального отбора П. П. Лукьяненко были выведены высокопродуктивные кубанские сорта пшеницы: Безостая 1, Аврора, Кавказ; В. Н. Ремесло на Украине получил сорт Мироновская 808, а затем более урожайные сорта Юбилейная 50, Харьковская 63 и др. В. С. Пустовойт со своими сотрудниками этими методами создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50–52% масла в семенах.

Преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось осуществить в. начале 20-х годов советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая – редьки.

Искусственный мутагенез. Естественные мутации сопровождающиеся появлением полезных для человека признаков, возникают очень редко. На их поиски приходится затрачивать много сил и времени. Частота мутаций резко повышается при воздействии мутагенов. К ним относятся некоторые химические вещества а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко обнаруживаются и полезные, которые используются учеными в селекционной работе. Путём воздействия мутагенами в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Радиационным облучением с последующим отбором созданы ценные сорта гороха, фасоли, томатов.

Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдаленных географических мест и скрещивал их друг с другом. Подобными методами вывели такие ценные сорта, как груша Бере зимняя Мичурина (от скрещивания южного сорта груши Бере Рояль и дикой уссурийской груши) и яблоня Бельфлер-китайка (родители: американский сорт Бельфлер желтый и китайская яблоня родом из Сибири).

Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определенный период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приемы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.). Использовался и метод ментора – воспитание на подвое. В качестве привоя он брал как молодое растение, так и почки от зрелого плодоносящего дерева. Этим методом удалось придать желаемую окраску плодам гибрида вишни с черешней под названием «Краса севера». Мичурин применял также отдаленную гибридизацию. Им получен своеобразный гибрид вишни и черемухи – церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. Все мичуринские сорта поддерживают путем вегетативного размножения.

Таблица . Методы селекционно-генетической работы И. В. Мичурина (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

Использованные источники: www.examen.ru

Отдаленная гибридизация страница 1

Восстановление плодови­тости капустно-­редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-­редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

Дата добавления: 2016-05-30 ; просмотров: 720 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Использованные источники: poznayka.org

Селекция растений

Методы селекции растений.

Основными методами селекции растений служат гибридизация и отбор. Обычно эти методы используются совместно.

Методы отбора зависят от формы размножения данного вида растений. Различают две основные формы отбора — массовый и индивидуальный.

Массовый отбор сводится к выделению из исходного материала целой группы особей, которые обладают желательными для селекционера признаками.

Массовый отбор часто проводится среди перекрестноопыляемых растений. Многие распространенные сорта ржи (например, сорт Вятка) выведены этим методом. Массовый отбор не приводит к выделению генотипически однородного материала, потому что в популяциях перекрестноопыляющихся растений всегда имеется большое количество гетерозиготных особей. Массовый отбор обычно применяется многократно в ряду последующих поколений, но может быть и однократным.

Индивидуальный отбор сводится к выделению отдельных особей с интересующими человека признаками и получению от них потомства. Он также может быть однократным или повторяющимся. Этот метод наиболее применим к самоопыляющимся растениям (пшеница, ячмень, овес). Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией. Индивидуальный отбор приводит к выделению чистых линий, которые благодаря самоопылению состоят из гомозиготных форм. (Вспомните моногибридное скрещивание, приводящее к уменьшению числа гетерозигот и увеличению числа гомозигот). В результате индивидуального отбора получаются сорта, представляющие собой одну или несколько гомозиготных чистых линий. Однако и в чистых линиях происходят мутации, появляются гетерозиготные особи.

У сортов растений, размножающихся вегетативным путем, можно сохранить и размножить любую гетерозиготную форму, обладающую хозяйственно полезными признаками. При половом размножении свойства сортов, состоящих из гетерозиготных особей, не сохраняются и происходит их расщепление.

Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Явление гетерозиса.

Самоопыление ведет к повышению гомозиготности, что способствует закреплению наследственных свойств. Можно ли использовать этот метод при селекции перекрестноопыляемых растений для получения чистых линий, для закрепления у сорта нужных качеств? Еще Дарвину было хорошо известно, что самооплодотворение у растений и близко родственное скрещивание у животных происходит, но оно приводит к снижению жизнеспособности, уменьшению продуктивности, к вырождению.

Чем объясняется его неблагоприятное влияние? Одной из основных причин служит переход большинства генов в гомозиготное состояние. У организмов непрерывно осуществляется мутационный процесс. Большинство мутаций рецессивны и в значительной своей части вызывают неблагоприятные наследственные изменения. У перекрестноопыляемых растений эти рецессивные мутации внешне не проявляются, так как находятся в гетерозиготном состоянии. При самоопылении они переходят в гомозиготное состояние и оказывают свое действие. У самоопыляющихся растений не происходит накопления рецессивных неблагоприятных мутаций, так как они быстро переходят в гомозиготное состояние и устраняются естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятное влияние самоопыления, у перекрестноопыляемых растений его часто и успешно применяют в селекции. Обычно сначала выводят гомозиготные линии, у которых закрепляются желательные признаки. Вместе с тем происходит резкое снижение урожайности. Затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями, в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Такой прием получил название межлинейной гибридизации. Часто при этом проявляется эффект гетерозиса, или гибридной силы.

Сущность гетерозиса заключается в том, что первое гибридное поколение обладает повышенной урожайностью и жизнеспособностью. Однако уже начиная со второго поколения эффект гетерозиса обычно снижается.

Генетические основы гетерозиса еще недостаточно выяснены, однако, несомненно, положительную роль играет высокая гетерозиготность гибридов, связанная с проявлением повышенной физиологической активности.

Практически поступают следующим образом. Сначала создают большое число самоопыляющихся линий, затем проводят скрещивание между ними. Опытным путем выявляют те комбинации, которые дают наибольший эффект гетерозиса. Эти линии сохраняют, проводят между ними скрещивание для получения семян, которые используют в сельском хозяйстве. Хотя этот путь несколько сложен, тем не менее он дает высокие показатели.

Эффективность отбора в селекции растений

Отбор тем эффективнее, чем разнообразнее исходный материал. Увеличению разнообразия материала для селекции способствуют гибридизация, использование растений разного географического происхождения, повышение мутационной изменчивости действием различных внешних факторов.

Скрещивание в сочетании с отбором — один из самых эффективных путей селекционной работы.

В тех случаях, когда наследственное разнообразие исходного материала невелико, отбор малоэффективен. Отбор в чистых линиях, являющихся гомозиготными по большинству генов, практически не дает результатов. Источником наследственных изменений в данном случае могут быть лишь мутации.

У самоопылителей отбор обычно бывает эффективен лишь до тех пор, пока из исходной неоднородной по наследственному составу популяции не будут выделены чистые линии. В дальнейшем он перестает действовать. Для изменения свойств линии осуществляют гибридизацию, которая ведет к появлению комбинативной изменчивости. Сорт становится неоднородным по составу генотипов, и отбор опять становится эффективным.

Искусственный и естественный отбор в селекции растений

Искусственный отбор на основе наследственной изменчивости служит основным средством изменения сорта и породы. Однако не следует забывать, что на сорт действует и естественный отбор.

При выращивании культурные растения (на полях, в питомниках и т. п.) подвергаются воздействию всего комплекса внешних факторов: температуры, влажности, освещения и др. Следовательно, естественный отбор действует одновременно с искусственным и повышает приспособленность растений к условиям среды. Вновь создаваемый сорт является всегда результатом двух одновременно действующих групп факторов: деятельности человека и естественного отбора.

Полиплоидия

Многие из культурных растений (по сравнению с родственными дикими видами) полиплоидны. К их числу относятся пшеница, картофель, некоторые сорта сахарной свеклы, садовая земляника и др.

В генетике и селекции разработан ряд методов экспериментального получения полиплоидов. Многие полиплоиды по сравнению с исходными (диплоидными) формами обладают более высокой урожайностью. За последние годы широкое распространение в Советском Союзе приобрели экспериментально полученные полиплоидные сахарная свекла и гречиха.

Отдаленная гибридизация

Для получения новых продуктивных форм культурных растений перспективна отдаленная гибридизация. Обычно скрещивание происходит в пределах вида. Но иногда возможно получение гибридов от скрещивания растений разных видов одного рода и даже разных родов. Так, существуют гибриды ржи и пшеницы, пшеницы и дикого злака эгилопс. Однако отдаленные гибриды обычно бесплодны.

Укажем основные причины бесплодия. У отдаленных гибридов обычно невозможен нормальный ход созревания половых клеток. Хромосомы обоих родительских видов растений настолько несхожи между собой, что они оказываются неспособными конъюгировать, в результате чего не происходит нормальной редукции их числа, нарушается процесс мейоза. Эти нарушения оказываются еще более значительными, когда скрещивающиеся виды отличаются по числу хромосом (например, диплоидное число хромосом ржи 14, мягкой пшеницы — 42).

Преодоление бесплодия у межвидовых гибридов растений

Одним из выдающихся достижений современной генетики и селекции явилась разработка способа преодоления бесплодия межвидовых гибридов, приводящая в некоторых случаях к получению нормально размножающихся гибридов. Впервые это удалось осуществить в 1924 г. советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Оба эти вида имеют (в диплоидном наборе) по 18 хромосом (см. рисунок 122). Соответственно их гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный набор). Гибрид имеет 18 хромосом, но он совершенно бесплоден, так как «редечные» и «капустные» хромосомы в мейозе не конъюгируют друг с другом. Г. Д. Карпеченко удвоил число хромосом гибрида. В результате в гибридном организме оказалось 36 хромосом, слагающихся из двух полных диплоидных наборов редьки и капусты. Это создало нормальные возможности для мейоза, так как каждая хромосома имела себе парную. «Капустные» хромосомы конъюгировали с «капустными», а «редечные» — с «редечными». Каждая гамета несла по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18). В зиготе вновь оказалось 36 хромосом. Таким образом, полученный межвидовой гибрид стал плодовитым. Гибрид не расщеплялся на родительские формы, так как хромосомы редьки и капусты всегда оказывались вместе. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая — редки. Отдаленная гибридизация в сочетании с удвоением числа хромосом (полиплоидия) привела к восстановлению плодовитости.

Результаты отдаленной гибридизации

Существует немало культурных растений, созданных в результате отдаленной гибридизации. Например, в результате многолетних работ академика Н. В. Цицина и его сотрудников получены ценные сорта зерновых на основе гибридизации пшеницы с многолетним сорным растением пыреем. В результате гибридизации пшеницы с рожью, гибриды которых обычно бесплодны, получено новое культурное растение, названное тритикале (лат. Triticum — пшеница, Secale — рожь). Это растение очень перспективно как кормовая и зерновая культура, дающая высокие урожаи и стойкая к неблагоприятным внешним факторам.

Рисунок 122. Капустно-редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация широко применяется в плодоводстве.

Использованные источники: obsh-biolog.poznau.com