Страница 11 из 12
Отдаленные гибриды растений и животных обычно бесплодны. Причина их стерильности – различие хромосом. Гомологичные хромосомы имеют разное строение и не могут конъюгировать. Вспомним, что при нормальном течении мейоза конъюгировавшие гомологичные пары расцепляются и расходятся к разным полюсам деления. Породы собак Капустно-редечный гибрид, преодоление бесплодия полиплоидизацией В случае скрещивания отдаленных гибридов гомологичные пары не сцеплены конъюгацией и поэтому расходятся не к разным полюсам, а случайным образом.
В одних гаметах оказывается сразу две гомологичных хромосомы, а в других – ни одной. Такие гаметы, конечно же, оказываются нежизнеспособными. Еще большими нарушениями сопровождается мейоз при скрещивании особей с разным числом хромосом (например, у пшеницы 42 хромосомы, а у ржи – всего 14). Основной метод борьбы со стерильностью отдаленных гибридов – полиплоидизация.
Гомологичные хромосомы каждой родительской особи благодаря кратности набора конъюгируют между собой, и нормальное течение мейоза восстанавливается. Впервые успешно преодолеть бесплодие отдаленных гибридов полиплоидизацией удалось русскому генетику Г. Д. Карпеченко в 1924 г. Он скрестил стручковую капусту и стручковую редьку. У обоих этих видов по 9 хромосом в гаплоидном наборе.
Гибрид имеет 18 хромосом и совершенно бесплоден: «капустные» и «редечные» хромосомы не конъюгируют. В полиплоидном гибриде «капустные» хромосомы конъюгируют с «капустными», а «редечные» – с «редечными», и гибрид благополучно плодоносит. Стручок гибрида напоминает и капусту, и редьку. Он состоит как бы из двух состыкованных стручков, один из которых похож на капустный, а другой – на редечный.
Полиплоидия у животных встречается довольно редко. Известному русскому ученому Б. Л. Астаурову удалось путем отдаленной гибридизации с последующей полиплоидизацией Получить полиплоидные формы тутового шелкопряда. Гибрид объединяет хромосомы двух исходных видов и нормально размножается. Искусственный мутагенез. В природных условиях мутации происходят очень редко.
Для того, чтобы расширить исходный генетический материал для селекции, количество мутаций у исходных видов искусственно увеличивают посредством различных мутагенов: ультрафиолета и рентгена, гамма-излучения, тепловых и быстрых нейтронов, ряда специальных химических соединений. Этот метод применим, в основном, только для растений и микроорганизмов.
Мутагены разрушают структуру ДНК, резко увеличивая тем самым количество мутаций. Подавляющее большинство возникающих мутаций снижают жизнеспособность, но иногда появляются и такие, которые представляют интерес для селекции. В редких случаях мутантные растения сразу обладают желаемыми качествами, обычно для получения нужных признаков мутанты подвергаются гибридизации и отбору.
Сорт яровой пшеницы Новосибирская-67 выведен на основе мутантной формы, полученной при облучении рентгеновскими лучами семян сорта Новосибирская-7. Методом мутагенеза выведен известный на Украине сорт Киянка. Оба эти сорта имеют короткую и утолщенную соломинку, предохраняющую от полегания в период уборки. Применение мутагенных химических веществ, разрушающих веретено деления, позволяет получать полиплоидные растения. 1.
Назовите два основных метода селекции и опишите примерный ход селекционных работ. 2. В чем причина гетерозиса? Приведите примеры организмов, проявляющих гетерозис. 3. С чем связано положительное влияние полиплоидизации? Приведите примеры. 4. В какой фазе мейоза происходят нарушения в гаметах отдаленных гибридов? 5.
Перечислите методы искусственного мутагенеза. § 36. Работы И. В. Мичурина. Достижения селекции Работы И. В. Мичурина. Методы отдаленной гибридизации нашли наибольшее применение в селекции растений. Их широко использовал знаменитый русский садовод и селекционер И. В. Мичурин. Для скрещивания он брал родительские растения из разных почвенно-климатических зон и выводил на их основе сорта с новыми полезными свойствами.
Получение отдаленных гибридов имеет ряд существенных трудностей. Возможны несовпадения циклов размножения исходных растений, различия в тканях пыльцевых трубок и т.д. Для преодоления нескрещиваемости Мичурин разработал специальные технические приемы. Метод предварительного вегетативного сближения. Посредством прививок – приживления побегов одного растения (привоя) на другое (подвой)
– Мичурин приближал химический состав клеток привоя к клеткам подвоя. В результате увеличивалась вероятность прорастания пыльцевых зерен при опылении. Этим приемом удалось получить гибрид груши и вишни, обычно не скрещивающихся между собой. Метод посредника. Нескрещиваемость двух видов Мичурину удавалось преодолеть с помощью третьего вида (посредника).
Для того чтобы скрестить сорта монгольского миндаля культурного персика, Мичурин в качестве посредника использовал полудикий персик Давида. Сначала миндаль скрещивался с персиком Давида, а затем гибрид – с культурными сортами персика. Полученные сорта персика успешно плодоносят в средней полосе России. Метод ментора. Мичурин доказал на практике, что степень доминирования у гибридных форм зависит от внешних условий.
Для управления доминированием тех или иных признаков родителей гибриды прививались на ту родительскую форму, признаки которой желательно было развить. Родительское растение, таким образом, исполняло роль воспитателя, или ментора. При опылении сортов красноплодной владимирской вишни пыльцой бесплодной черешни Винклера гибрид имел в результате неполного доминирования бледно-розовые плоды, черенок гибрида далее прививался в крону вишни и под действием ментора «исправлялся».
Доминирование усиливалось, и плоды становились темно-розовыми. Путем вегетативного размножения этого гибрида был получен сорт вишни Краса севера. Методом ментора был выведен гибрид американской яблони Бельфлер и китайской яблони из Сибири – сорт Бельфлер-китайка. Скрещивание с воспитанием позволило вывести Известный сорт груши Бере зимняя Мичурина.
Исходными особями послужили уссурийская груша и южный сорт груши Берерояль. Для управления доминированием Мичурин использовал и Другие приемы воспитания: внесение удобрений в определений период развития, высаживание гибридов южных и северных растений в открытый грунт на самых ранних стадиях развития. Воздействие суровых почвенно-климатических условий приводило к доминированию признаков зимостойкости, характерных для местных тамбовских сортов.
Таким путем в результате гибридизации южного сорта яблони Ранет ананасный с Антоновкой был получен сорт Славянка. Мичурин вывел множество удивительных сортов. Среди них: гибрид вишни и черемухи, терна и сливы, яблони и груши, ежевики и малины, рябины и боярышника, персика и абрикоса. Большинство сортов Мичурина – сложные гетерозиготы. Для сохранения уникальных качеств их размножают вегетативным путем: отводками и прививками. Многочисленные сорта цитрусовых (апельсинов, мандаринов, грейпфрутов)
выведены в тропических и субтропических условиях также посредством отдаленной гибридизации методами, во многом сходными с мичуринскими. Достижения селекции. За последнее столетие селекционеры добились поразительных успехов. Урожайность зерновых повысилась в 10 раз. В развитых странах получают до 100 ц/га пшеницы, риса, кукурузы. Новые сорта картофеля дают почти 1000 ц/га – это в четыре раза выше среднего урожая по возделываемым сортам.
Аналогичные успехи наблюдаются и в селекции других культур. Путем гибридизации географически отдаленных форм и индивидуального отбора академик П. П. Лукьяненко получил высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы: Безостистая 1, Аврора, Кавказ. Академик В. Н. Ремесло вывел замечательные морозоустойчивые сорта озимой пшеницы Мироновская 808, Юбилейная 50, Харьковская 63. В разных регионах России (в Сибири, Поволжье)
и за рубежом широко используются сорта яровой пшеницы, полученные А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой: Саратовская 29, Саратовская 36, Саратовская 210. Саратовские сорта занимают более половины посевных площадей яровой пшеницы. Саратовская 29 обладает прекрасными технологическими свойствами и служит стандартом хлебопекарных качеств. Академик В. С.