" " ""

Разработать способы преодоления бесплодия межвидовых гибридов удалось

В чем причина бесплодия межвидовых гибридов? Примеры межвидовых гибридов

С самых древних времен людей восхищала красота и разнообразие окружающих растений, особенно цветов. Их аромат и нежность во все века были олицетворением любви, чистоты, проявления чувств. Постепенно человек осознал, что может не просто наслаждаться уже имеющимися видами этих прекрасных созданий, но и принимать участие в их формировании. Так началась эпоха селекции растений, приводящая к получению новых видов, обладающих более нужными и важными признаками в гено- и фенотипе. Две науки, совместно работающие над этим вопросом, сумели к настоящему времени добиться просто фантастических результатов — это генетика и ботаника.

Предмет изучения ботаники

Ботаника — это наука, изучающая все, что касается растений. То есть их:

  • морфологию;
  • генетику;
  • физиологию;
  • анатомию;
  • систематику.

Данная дисциплина охватывает все стороны жизни представителей флоры, начиная с внутренних процессов дыхания, размножения и фотосинтеза и заканчивая внешним разнообразием фенотипических признаков.

Это одна из самых древних наук, которая появилась вместе с развитием человека. Интерес к растущим вокруг него созданиям, так украшающим окружающее пространство, был у человека всегда. К тому же, помимо красоты, это во все времена был еще и мощный источник пропитания, лекарственных компонентов, строительного материала. Поэтому ботаника — это наука, изучающая самые древние, важные, многообразные и сложные организмы на нашей планете — растения.

Селекция растений

С течением времени и накоплением теоретических знаний о строении этих существ изнутри, их образе жизни и процессах, в них происходящих, стало доступным и понимание того, как можно манипулировать их ростом и развитием. Набирала обороты наука генетика, которая позволяла на хромосомном уровне изучать разные объекты, скрещивать их между собой, получать плохие и хорошие результаты, выбирать выгодные и нужные. Это стало возможным благодаря следующим открытиям.

  1. Двойное оплодотворение у растений.
  2. Открытие процессов митоза и мейоза.
  3. Разработка методов скрещивания.
  4. Явления гетерозиса, аутбридинга и инцухта.
  5. Расшифровка генетического кода растений.
  6. Биомолекулярные исследования состава клетки и тканей.
  7. Открытия в области цитологии и гистологии.

Конечно, это еще не все предпосылки, которые послужили началом к мощному движению и развитию селекционных методов работы над растениями.

Скрещивание и его характеристика

Другое название процесса скрещивания — гибридизация. Метод использования этого явления именуется гибридологическим. Первым его применил для своих опытов Грегор Мендель. Его знаменитые опыты на горохе знает каждый школьник.

Суть всего процесса заключается в скрещивании между собой родительских форм с целью получения гетерозиготного по признакам потомства, которое и будет называться гибридом. При этом типы скрещивания разработаны разные. Они подбираются с учетом индивидуальных особенностей сорта, вида или рода. Всего существует два основных типа подобных процессов.

  1. Аутбридинг, или неродственное скрещивание. Подразумевает, что начальные родительские формы не относятся к одному виду, роду или сорту. То есть не имеют родственных связей. Такое скрещивание одно из самых популярных и чаще всего приводит к гетерозису при выведении чистых линий.
  2. Инбридинг, или инцухт — близкородственная гибридизация особей, относящихся к одному виду или роду, сорту. Этот метод используется для закрепления в популяции какого-либо полезного признака, в том числе и фенотипического. При многократном правильно осуществляемом инцухте возможно получение чистых по генетике линий растений.

Данные типы скрещивания имеют и более узкие разновидности внутри себя. Так, одной из форм аутбридинга считается кроссбридинг — гибридизация между сортами.

Помимо типов, выделяют еще и различные виды скрещивания. Они были подробно описаны и изучены еще Менделем, Томасом Морганом и прочими генетиками прошлых столетий.

Виды скрещивания

Выделяют несколько основных видов гибридизации особей.

  1. Моногибридное, или простое. Подразумевает скрещивание родительских форм с получением первого потомства, проводится однократно.
  2. Дигибридное — за основу берутся родители, различающиеся по двум парам признаков.
  3. Возвратное — гибрид от первого поколения скрещивается с исходной родительской особью.
  4. Полигибридное, или двойное — особи первого поколения далее скрещиваются между собой, а последующие с другими сортами и видами.

Все обозначенные разновидности имеют значение в каждой определенной ситуации. То есть для одних растений достаточно простого скрещивания, чтобы получить желаемый результат. А для других требуется сложная поэтапная полигибридная гибридизация для получения желаемого признака и закрепления его во всей популяции.

Читать еще:  Эндометриоз матки симптомы и лечение народными средствами

Гибриды разных поколений

В результате любого скрещивания образуется то или иное потомство. Черты, которые оно взяло у родителей, способны проявляться в неодинаковой степени.

Так, признаки гибридов первого поколения фенотипически всегда единообразны, что подтверждается законом Менделя (первым) и его опытами на горохе. Поэтому часто для получения одинакового результата, который требуется всего на раз, применяют именно моногибридный вид гибридизации.

Далее все последующие особи уже комбинируют в себе свойства, поэтому появляется расщепление в определенных соотношениях. Проявляются рецессивы, вмешиваются мутационные процессы. Поэтому самым важным для промышленной деятельности человека, его сельского хозяйства, является именно первое получаемое поколение растений.

Типичный пример: если целью является получение только желтых томатов в результате одного сезонного периода, то скрещивать следует желтый и красный помидор, но при этом красный должен быть получен ранее от желтого родителя. В этом случае первое поколение, безусловно, будет единообразно — желтые плоды томатов.

Межвидовые гибриды: характеристика

Межвидовыми называют те гибриды, которые получают в результате аутбридинга или отдаленного скрещивания. То есть это результат спаривания особей, относящихся к разным видам, с целью получения нового с заранее заданными признаками и свойствами.

Таким способом в промышленности людьми были получены многие важные сельскохозяйственные и декоративные растения, а в селекции животных выведены многие новые виды особей.

Примеры подобных организмов

Примеры межвидовых гибридов среди растений:

  • зернокормовая пшеница;
  • тритикале — пшеница и рожь;
  • ржано-пырейные формы;
  • пшенично-элимусные;
  • несколько видов табака и другие.

Если говорить о животных, то также немало представителей можно привести в пример:

  • лошаки (конь и ослица);
  • лигр — лев и тигрица;
  • межняк — тетерев и глухарь и прочие.

Основная проблема подобных гибридизаций в том, что потомство либо бесплодное, либо нежизнеспособное. Именно поэтому люди создавали и разрабатывали массу способов для устранения этих факторов. Ведь если получается желаемый результат, то очень важно не просто его закрепить, но и ввести в систему получение подобных организмов.

В чем причина бесплодия межвидовых гибридов?

Причины таких проблем кроются в процессах мейоза и митоза, а именно в анафазе, когда хромосомы расходятся к полюсам клетки. В этот момент каждая из них ищет свою гомологичную пару. Так формируются целые хромосомы из хроматид и складывается общий кариотип организма.

А вот у тех особей, у которых слияние происходило от разных родительских форм, возможность встречи подобных структур минимальна или невозможна. Именно поэтому происходит случайное комбинирование признаков и в результате особи становятся бесплодными либо нежизнеспособными. То есть гены, по сути, становятся несовместимыми.

Если обратиться к молекулярному уровню и узнать, в чем причина бесплодия межвидовых гибридов, то ответ будет таким: это несовместимость участков ДНК из ядра клетки и митохондрий. Как результат, отсутствует конъюгация хромосом в мейотическом процессе.

Это и приводит к плачевным результатам как в селекции растений, так и в скрещивании и выведении пород и новых видов животных. Особенно часто такое происходит у представителей флоры. Поэтому получить урожай гибридных растений можно лишь единожды, что крайне неудобно для развития сельского хозяйства.

После того как ученым стало ясно, в чем причина бесплодия межвидовых гибридов, началась активная работа по поиску способа устранения этих причин. Это привело к созданию нескольких способов ликвидации стерильности особей.

Пути преодоления бесплодия

Основной путь, который избрали для решения данной проблемы биологи, следующий. На стадии мейоза, когда хромосомы расходятся к полюсам клетки, в нее вводится специальное вещество — колхицин. Он способствует растворению нитей веретена деления (клеточного центра). В результате все хромосомы остаются в одной клетке, а не попадают в разные. Теперь возможна свободная конъюгация между гомологичными парами, а значит, вполне нормальный процесс мейоза в дальнейшем.

Таким образом, потомство становится фертильным и легко плодоносит в дальнейшем при скрещиваниях с разными формами. Чаще всего этот метод используется именно в селекции растений, имеет он название полиплоидии. Впервые был применен нашим ученым Карпеченковым. Так он получил первый фертильный гибрид капусты и редьки.

В чем причина бесплодия межвидовых гибридов, мы уже выяснили. Зная природу проблемы, удалось создать еще два способа ее решения.

  1. Растения опыляют пыльцой только одного из родителей. Такой метод позволяет получать несколько поколений гибридных особей, фертильных. Однако потом признак все равно возвращается, и особи снова становятся стерильными.
  2. Опыление гибридов в первом поколении пыльцой родителей.

На сегодня больше методов борьбы не создано, но работы в этом направлении ведутся.

Лилии и их гибриды

Символ чистоты и невинности, цветы печали и скорби по ушедшим, нежные и тонкие представители лилейных — лилии. Эти растения ценятся человеком много столетий подряд. За это время каких только сортов не было создано! Естественно, что межвидовые скрещивания коснулись их тоже.

Результатом стало выведение девяти групп гибридных сортов, которые просто поражают красотой фенотипических признаков! Среди них особое место занимают два самых необычных и востребованных представителя:

  • восточные гибриды;
  • лилии ОТ-гибриды.

Рассмотрим признаки обеих групп и дадим им характеристику.

Восточные гибриды

Это самый крупный по формирующемуся цветку гибрид. Биология их практически ничем не отличается от таковой у других представителей. Размеры растущей чашечки могут достигать 31 см в диаметре, а окраска бывает различна. Очень красив сорт Ниппон, имеющий белые крупные цветки с розовой окантовкой. Лепестки у них гофрированные.

Высота данных растений колеблется до 1,2 м. Это позволяет высаживать их на расстоянии 20-25 см друг от друга и формировать красивые цветущие гряды. Все представители этой группы источают очень сильный аромат.

Это и есть лилии ОТ-гибриды, аббревиатура которых образована от полного названия: ориенталь-трубчатые формы. Их еще называют лилейными деревьями за очень высокий размер растений и крупные цветки. На одном стебле высотой до 2,5 метров может сформироваться свыше 25 крупных (до 30 см) цветков, которые являются очень ароматными и яркоокрашенными.

Это позволяет данной группе гибридов быть очень востребованными у садоводов, хотя не каждому дано справиться с их разведением. Требуется очень тщательный уход и правильная высадка, чтобы такие формы могли прижиться и давать потомство.

Подсолнечник и его гибридные формы

Гибриды подсолнечника отличаются друг от друга сроками созревания семян. Так, выделяют:

  • скороспелые (до 90 дней);
  • раннеспелые (до 100 дней);
  • среднеспелые (до 110 дней).

Семена гибриды также дают неодинаковые. Масличность и урожайность отлична и зависит от сроков созревания. Чем дольше растение в земле, тем выше качество урожая. Можно назвать несколько самых распространенных в мире гибридов данного растения, наиболее востребованных в сельском хозяйстве.

Среди их основных преимуществ:

  • устойчивость к засухе;
  • заболеваниям и вредителям;
  • урожайность;
  • высокое качество семян;
  • хорошее плодоношение.

Тест по селекции

Тест генетика и селекция

Тест по биологии 11 класс из ЕГЭ Селекция

1. Выдающийся русский ученый и селекционер, занимавшийся выведением новых сортов плодовых деревьев:

А) Вавилов Б) Мичурин В) Карпеченко.

2. Центры многообразия и происхождения культурных растений установил:

А) Вавилов Б) Мичурин В) Астауров Г) Мендель.

3. Разработать способы преодоления бесплодия межвидовых гибридов впервые удалось:

А) Тимирязьеву Б) Иванову В) Карпеленко Г) Мичурину.

4. Н.И. Вавилов сформулировал:

А) учение о движущих силах эволюции Б) закон гомологических рядов в наследственной изменчивости

В) биогенетический закон Г) гипотезу чистоты гамет.

5. Главной задачей селекции является:

А) изучение строения и жизнедеятельности культурных растений и домашних животных

Б) изучение взаимосвязи организмов и среды их обитания.

В) выведение новых сортов растений и пород животных.

6. Гетерозисом называют:

А) увеличение продуктивности гибрида Б) усиление плодовитости гибрида

В) получение новой породы или сорта.

Эффект гетерозиса обусловлен:

А) высокой гетерозиготностью Б) накоплением рецессивных мутаций

В) низкой гетерозиготностью Г) накоплением доминантных мутаций.

7. Однородную группу растений с хозяйственно ценными признаками, созданную человеком, называют:

А) клоном Б) породой В) сортом Г) видом.

8. Метод ментора в селекции растений применяют с целью:

А) акклиматизации Б) усиления доминантности признака В) закаливания.

9. В селекции животных практически не используется:

А) не родственное скрещивание Б) родственное скрещивание В) массовый отбор

10. В основе селекции растений и животных лежит:

А) изменение условий внешней среды Б) наследственная изменчивость и искусственный отбор

В) способность давать плодовитое потомство.

11. Метод, широко используемый в селекции растений и микроорганизмов и позволяющий искусственно получать мутации:

А) генная инженерия Б) биотехнология В) мутагенез.

12. Метод получения новых сортов растений путем воздействия на организм ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, называют:

А) гетерозисом Б) полиплодией В) мутагенезом Г) гибридизацией.

13. В селекции животных, в отличие от селекции растений, не используется:

А) искусственный отбор Б) массовый отбор В) метод полиплодии Г) индивидуальный отбор.

14. В селекции для получения новых штаммов микроорганизмов используется метод:

А) экспериментального мутагенеза Б) получения гетерозиса

В) получения полиплоидов Г) отдаленной гибридизации

15. Метод, сущность которого состоит в кратном увеличении числа хромосом в делящейся клетке, называют методом:

А) гетерозиса Б) мутагенеза В) отдаленной гибридизации Г) полиплодии.

16. Массовый отбор, в отличие от индивидуального отбора:

А) проводится человеком Б) проводится по фенотипу

В) более длительный Г) проводится по генотипу.

17. Центр происхождения картофеля:

А) Южноамериканский Б) Южно – азиатский тропический В) Средиземноморский.

18. Большое значение имело открытие центров многообразия и происхождения культурных растений Н.И. Вавиловым для:

А) селекции Б) эволюции В) систематики Г) биотехнологии.

19. Искусственным выращиванием биомассы женьшеня из отдельных клеток этого растения на специальных питательных средах, в стерильных условиях занимается:

А) генная инженерия Б) клеточная инженерия В) микробиология Г) растениеводство.

А) перестройка хромосом Б) кратное увеличение числа хромосом

В) изменение последовательности нуклеотидов.

21. Близкородственное скрещивание у животных приводит к:

А) гетерозису Б) улучшению свойств породы В) депрессии.

22. Узкая норма реакции характерна для:

А) рисунка на пальцах у человека Б) массы тела В) роста Г) удоев молока.

Контрольное тестирование по теме «Селекция»

Контрольное тестирование по теме «Селекция»

1. Межлинейная гибридизация культурных растений приводит к:

1)сохранению прежней продуктивности;

2)выщеплению новых признаков;

2. Аутбридинг — это:

1)скрещивание между неродственными особями одного вида;

2)скрещивание различных видов;

4)нет верного ответа.

3. Гибриды, возникающие при скрещивании различных видов:

2)отличаются повышенной плодовитостью;

3)дают плодовитое потомство при скрещивании с себе подобными;

4)всегда бывают женского пола.

4. Учение об исходном материале в селекции было разработано:

1)Ч. Дарвином; 2)Н.И. Вавиловым;

3)В.И. Вернадским; 4)К.А. Тимирязевым.

5. Центром происхождения культурных растений считаются районы, где:

1)обнаружено наибольшее число сортов данного вида;

2)обнаружена наибольшая плотность произрастания данного вида;

3)данный вид впервые выращен человеком;

4)нет верного ответа.

6. Аутбридинг — это скрещивание между:

1)неродственными особями одного вида; 2)братьями и сестрами;

3)родителями и детьми; 4)нет верного ответа.

7. Близкородственное скрещивание применяют с целью:

1)поддержания полезных свойств организма;

2)усиления жизненной силы;

3)получения полиплоидных организмов;

4)закрепления ценных признаков.

8. Гетерозис наблюдается при:

2)скрещивании отдаленных линий;

9. К биологически отдаленной гибридизации относится скрещивание представителей:

1)контрастных природных зон; 3)разных родов;

2)географически отдаленных районов Земли; 4)верны все ответы.

10. В клеточной инженерии при гибридизации используют следующие клетки:

3)недифференцированные эмбриональные; 4)все перечисленные.

11. Клонирование невозможно из клеток:

1)эпидермиса листа 2)корня моркови

3)зиготы коровы 4)эритроцита человека

12. В биотехнологических процессах чаще всего используются:

1)позвоночные животные 2)бактерии и грибы

3)высшие растения 4)паразитические простейшие

13. Центр происхождения таких растений, как виноград, олива, капуста, чечевица, находится в:

1)Восточной Азии 2)Центральной Америке

3)Южной Америке 4)Средиземноморье

14. Инбридинг — это:

1)скрещивание различных видов

2)скрещивание близко родственных организмов

3)скрещивание различных чистых линий

4)увеличение числа хромосом у гибридной особи

15. Центр происхождения кукурузы:

16. Сорт огурцов представляет собой:

3)природную популяцию 4)искусственную популяцию

17. Выдающийся отечественный ученый и селекционер, занимавшийся выведением новых сортов плодовых деревьев:

1)Н.И. Вавилов; 2)И.В. Мичурин;

3)Г.Д. Карпеченко; 4)B.C. Пустовойт

18. Обработка картофеля колхицином ведет к:

1) полиплоидии 3) гибридизации

2) генным мутациям 4) гетерозису

19. Одним из эффектов, сопровождающих получение чистых линий в селекции, является:

1)гетерозис 2)бесплодие потомства

3)разнообразие потомства 4)снижение жизнеспособности

20. Разработать способы преодоления бесплодия межвидовых гибридов впервые удалось:

1)К.А. Тимирязеву; 2)И.В. Мичурину;

3)Г.Д. Карпеченко 4) Н.И. Вавилову

21. Однородную группу животных с хозяйственно-ценными признаками, созданную человеком, называют:

3)сортом; 4) штаммом

22.«Эволюцией, направляемой волей человека», по выражению Н. Вавилова, можно назвать:

1)получение модификационных изменений

2)выведение новых пород и сортов

4)направленные изменения окружающей среды

23. Центр происхождения картофеля:

1)Южно-американский; 2) Южно-азиатский тропический;

24. Многообразие пород кошек является результатом:

1)естественного отбора 2)искусственного отбора

3)мутационного процесса 4)модификационной изменчивости

25. При получении чистых линий у растений снижается жизнеспособность особей, так как

1)рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние

2)увеличивается число доминантных мутаций

3)рецессивные мутации становятся доминантными

4)рецессивные мутации переходят в гомозиготное состояние

26. Получением гибридов на основе соединения клеток разных организмов с применением специальных методов занимается

1) клеточная инженерия 2) микробиология

3) систематика 4) физиология

27. Отрасль хозяйства, которая производит различные вещества на основе использования микроорганизмов, клеток и тканей других организмов —

28. Выделением из ДНК какого-либо организма определенного гена или группы генов, включением его в ДНК вируса, способного проникать в бактериальную клетку, с тем чтобы она синтезировала нужный фермент или другое вещество, занимается

1)клеточная инженерия 2)генная инженерия

3)селекция растений 4)селекция животных

29. Чистая линия – это:

2) группа генетически однородных организмов

4) особи, полученные под воздействием мутагенных факторов

30. Межлинейная гибридизация в селекции растений приводит к:

1) проявлению у гибридов эффекта гетерозиса

2) снижению жизнеспособности

3) получению новых чистых линий для дальнейшего скрещивания

4) появлению гомозиготных гибридов, используемых для массового отбора

Ответы к тестам:

№ задания — вариант ответа

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector