Геномный анализ и ресинтез видов

Геномный анализ – это специальный метод генетических исследований, направленных на выявление геномного состава биологических видов, предположительно аллоплоидного происхождения. Эта работа связана с выяснением наличия или отсутствия гомологии (степени сходства) хромосом у родственных видов путем изучения конъюгации в мейозе у гибридов между этими видами. Другими словами, основным методом геномного анализа является отдаленная гибридизация и изучение характера конъюгации хромосом в мейозе F₁.

Следует заметить, что геномный анализ применим к тем видам, которые имеют полиплоидный ряд. Неслучайно, поэтому, интенсивно изучались в этом отношении гибриды между различными видами в пределах Triticum, Aegilops и Agropyrum, а также гибриды между представителями этих родов.

В результате геномного анализа было установлено, что мягкая пшеница – гексаплоид с геномами А, В и D. Родственными видами пшеницы являются следующие 14-хромосомные виды:

1. Triticum monococcum – АА.

2. Aegilops speltoides – BB.

3. Aegilops squarrosa – DD.

Кроме этого установлено, что наборы хромосом мягкой пшеницы А и В соответствуют наборам А и В тетраплоидного вида пшеницы с 28 хромосомами. В этом можно убедиться, если произвести скрещивания и исследовать мейоз у F₁.

РР ♀ ААВВDD × ♂ ААВВ

2n=42 2n=28

гаметы: ♀ АВD × ♂ АВ

n=21 n=14

F₁ ААВВD

2n=35

Обнаружено 14 бивалентов и 7 унивалентов.

Образование бивалентов в мейозе F₁ свидетельствует о том, что 14 хромосом твердой пшеницы нашли себе гомологов среди 21 хромосомы мягкой пшеницы, а 7 хромосом ее остались унивалентными. Следовательно, геном твердой пшеницы входит в геном мягкой пшеницы. Чтобы выяснить, какому виду принадлежат беспарные 7 хромосом мягкой пшеницы, необходимо провести скрещивание с Aе. squarrosa.

РР ♀ ААВВDD × ♂ DD

2n=42 2n=14

гаметы: ♀ АВD × ♂ D

n=21 n=7

F₁ АВDD

2n=28

В мейозе у этого гибрида обнаружено 7 бивалентов и 14 унивалентов. Образование бивалентов свидетельствует о том, что геном эгилопса входит в состав генома мягкой пшеницы. Следовательно, мягкая пшеница произошла от скрещивания твердой пшеницы с эгилопсом (Aе. squarrosa). Аналогичным образом можно провести геномный анализ твердой пшеницы (ААВВ), последовательно скрестив ее с однозернянкой (АА) и Aе. speltoides (ВВ).

С помощью геномного анализа было установлено амфидиплоидное происхождение многих диких и культурных видов, в том числе табака, хлопчатника, картофеля, рапса, сарептской горчицы, абиссинской горчицы, земляники, сливы и других видов.

Наряду с созданием новых форм в генетике осуществлен ресинтез видов, то есть искусственное восстановление уже существующих видов на основе отдаленной гибридизации. Так, ресинтезирована культурная слива (Prunus domestica). Были скрещены терн Prunus spinosa (2n=32) с алычой Prunus divaricata (2n=16). Среди гибридов оказалось одно растение, которое имело, как P. domestica, 2n=48 хромосом и было очень сходно с домашней сливой. Это была константная и плодовитая форма.

Путем скрещивания 28-хромосомного вида пшеницы T. dicoccoides c Aе. squarrosa (2n=14) были получены стерильные 21-хромосомные гибриды АВD, путем удвоения хромосом у которых получили 42-хромосомные амфидиплоиды ААВВDD. Они оказались фертильны и были очень похожими на один из видов 42-хромосомных пшениц T. spelta (пленчатая пшеница с ломким колосом), с которым эти амфидиплоиды легко скрещиваются и дают плодовитое потомство.

Однако ресинтезированные виды не могут быть точной копией естественных, так как последние прошли длительную эволюцию в течение нескольких сотен и тысяч поколений. Работа эта необходима, так как она раскрывает историю происхождения видов и подскажет пути синтеза новых видов, полезных человеку.