Естественный и искусственный мутагенез

Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом, его подразделяют на естественный (спонтанный) и ис­кусственный (индуцированный). Обратите внимание на приоритет советских ученых Надсона и Филиппова, которые впервые (1925 г.) получили мутации искусственным путем и установили причину их возникновения – действие внешних факто­ров. Эти работы открыли эру экспериментального мутагенеза.

Изучите разные виды мутагенов (физическими, химическими), обратите внимание на механизмы их действия и особенности проявления. Необходимо понять, что постоянно появляются в природе, уровень естественных мутаций (10^-6 мутаций/ген в поколение). При действии мутагенов наблюдается резкое повышение количества мутаций

При усилении урбанизации, интенсификации сельского хозяйства и промышленности биосфера подвергается действию большого количества физических и химических мутагенов (усиление ультрафиолетового облучения в результате разрушения озонового слоя, радиоактивные изотопы, магнитные поля, пестициды и т.д.). Следует постоянно помнить, что мутагены в основном отрицательно действуют на наследст­венность человека, животных, растений. Поэтому необходимо максимально ог­раничивать действие химических и физических мутагенов на окружающую среду. Это поможет снизить давление мутационной изменчивости на наследственность и здоровье человека, животных, растений.

Литература: [1 – с. 125-131]; [2 – с.59-71].

Вопросы для самопроверки

1. Что такое изменчивость?

2. Какие формы изменчивости наблюдаются в природе?

3. Как проявляется модификационная изменчивость?

4. Что такое норма реакции генотипа?

5. Какие методы применяют для изучения изменчивости количественных признаков?

6. Дайте определения чистой линии и популяции. Какие формы изменчивости имеют место в чистых линиях и популяциях?

7. Опишите категории изменчивости, выделенные С.А. Мамаевым.

8. Какие формы внутривидовой изменчивости описаны для лесных пород?

9. Что такое мутация?

10. Приведите классификацию мутацию по действию на геном.

11. Как закрепляются в потомстве генеративные и соматические мутации растений?

12. Что такое соматическая гибридизация? Для чего она применяется?

13. Сформулируйте закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Приведите примеры его проявления для сельскохозяйственных и лесных растений. Как этот закон может быть использован в практике селекции?

14. Какие существуют виды мутагенов?

15. Как влияет урбанизация и интенсификация промышленности и сельского хозяйства на биосферу?

Тема 9. Полиплоидия

Изучите виды геномных мутаций. Обратите внимание, что при образовании из диплоидного вида гаплоидов, триплоидов, тетраплоидов и т.д. в кариотипе происходят изменения числа хромосом, кратные гаплоидному (n). В то же время, при возникновении анеуплоидов изменяется количество гомологичных хромосом (образование нули -, моно- , три- и тетрасомиков).

Следует иметь в виду, что анеуплоиды жизнеспособны только у полиплоидных видов (пшеницы – 6 n, дурмана - 4n). У диплоидных организмов, как правило, утрата одной хромосомы приводит к гибели, а при появлении трисомиков их развитие существенно нарушается. Так, у человека моносомики погибают на стадии эмбриона, у трисомиков наблюдаются нарушения развития в форме синдромов. Синдром Дауна - классическим пример отклонений в развитии человека, его причиной является трисомия по 21 паре хромосом.

Полиплоидия широко распространена в природе. Обратите внимание на приспособленность полиплоидов к экстремальным условия существовании (высокогорье, тундра и др.).

Во многих случаях полиплоидия приводит к увеличению размеров организмов, это происходит, если уровень плоидности оптимален для вида. Изучите примеры естественных полиплоидных рядов у культурных и диких растений. Обратите внимание, что у древесных растений полиплоидные ряды характерны для родов Alnus, Betula, Tilia, Acer. У голосеменных растений полиплоидия имеет ограниченное распространение, ознакомьтесь с примерами полиплоидов. При искусственном получении тетраплоидов у сосен, лиственниц и елей наблюдалось снижение интенсивности роста.

У разных видов оптимальным может быть разный уровень плоидности. Например, у яблони, малины, осины триплоидные формы имеют более мощные размеры и продуктивность. В природе такие формы размножаются вегетативным вегетативного способом. В растениеводстве такие растения могут быть также размножены путем прививок или за счет специальной системы семеноводства. Например, для получения семян триплоидной свеклы скрещивают ди- и тетраплоидную свеклу.

Полиплоиды могут быть результатом увеличения наборов хромосом одного вида (автополиплоиды) или сочетания геномов разных видов (аллоплоиды). Аллоплоиды представляют собой межвидовые гибриды.

В природе автополиплоиды получаются преимущественно путем слияния нередуцированных гамет (несут 2n хромосом). Дл получения искусственнфых полиплоидов успешно применяют алкалоид колхицин. Этот растительный яд нарушает процесс разделения хромосом между полюсами при делении, в результате получаются 4n –клетки. Изучите успешное применение автополиплоидных форм в селекции ржи, клевера, мяты и других культур.

В природе аллоплоиды образуются путем слияния нередуцированных гамет разных видов. Примерами естественных аллоплоидов являются: твердая и мягкая пшеница, культурная слива, брюква. Ознакомьтесь с работами Г.Д. Карпеченко по созданию первого искусственного аллоплоида рафанобрасики, а также В.Е.Писарева по созданию тритикале.

Ознакомьтесь с новым методом получения аллоплоидов методом соматической гибридизации. Этот метод дает возможность сливать цитоплазму протопластов (клеток без клеточной оболочки). При этом получаются гибридные клетки, несущие диплоидные наборы двух видов, а также гибридная цитоплазма.

Литература: [1 – 128-131]; [2 – с. 71-79].