20. Соматическая гибридизация.

Под соматической гибридизацией понимается создание неполовых гибридов путем слияния изолированных протопластов, выделенных из соматических клеток растений.

Для обозначения соматического гибрида используют вместо формулы А × В, принятой для записи половой гибридизации, формулы А+В или А(×)В. Для обозначения гибрида, несущего гены ядра только одного из родителей наряду с цитоплазматическими (внеядерными) генами от обоих или только от другого родителя используют термин «цитоплазматический гибрид» (цибрид).

Соматическая гибридизация растений включает четыре отдельных этапа: 1) выделение протопластов; 2) слияние протопластов; 3) отбор и регенерация растений; 4) анализ растений-регенерантов.

Соматическая гибридизация открывает перед исследователем возможность: 1) скрещивать филогенетически отдаленные виды растений, которые невозможно скрестить половым путем; 2) получить асимметричные гибриды, несущие весь генный набор одного из родителей наряду с несколькими хромосомами другого; 3) создать систему гибридизации, включающую одновременное слияние трех и более родительских клеток; 4) получить растения, гетерозиготные по внеядерным генам (генам пластид и митохондрий).

Выделяют следующие методы слияние протопластов: 1) Использование полиэтиленгликоля (ПЭГ) в сочетании с высоким рН (9–11) среды и повышенным содержанием ионов кальция Са2+(100– 300 мМ). Полиэтиленгликоль выполняет роль индуктора слияния, который обеспечивает агглютинацию (слипание). Высокое значение рН и высокая концентрация ионов кальция необходимы для нейтрализации отрицательного поверхностного заряда, который имеют протопласты. 2) Электрослияние протопластов. В этом случае протопласты помещают в неоднородное переменное электрическое поле. В данных условиях протопласты образуют мостик из нескольких клеток между электродами. После пропускания единичных импульсов тока происходит слияние протопластов в результате разрыва их плазмалемм.

Гибридизация соматических клеток позволяет преодолеть созданные эволюцией барьеры несовместимости и скрещивать между собой растения, принадлежащие к различным видам, родам и семействам. При этом обычно наблюдается элиминация хромосом одного из родителей. Чаще всего гибриды между отдаленными видами аномальные и не дают потомства. Однако большой практический интерес представляет создание асимметрических гибридов, несущих полный геном одного из родителей и лишь несколько хромосом или генов другого.

21. Культура изолированных зародышей (Эмбриокультура).

Эмбриокультура. Постгамная несовместимость при отдалѐнной гибридизации возникает после оплодотворения. При этом образуются щуплые, невсхожие семена. Причинами могут быть: 1) расхождение во времени развития зародыша и эндосперма; 2) слабое развитие эндосперма и зародыш при этом неспособен к нормальному прорастанию.

В таких случаях из семян изолируют зародыши и выращивают их в искусственной питательной среде в условиях in vitro.

Культивирование изолированных зародышей как метод преодоления постгамной несовместимости применяется при получении межвидовых, межродовых и межсемейственных гибридов, и том числе многих плодовых, овощных, декоративных, кормовых и зерновых культур. Метод эмбриокультуры успешно применяется для выращивания растений из щуплых семян, а также для преодоления покоя семян путем яровизации зародышей. В последнем случае удается вывести семена из состояния покоя и сократить период их выращивания. К примеру, семена ириса не прорастают до 2–3 лет, а метод эмбриокультуры позволяет получать растения для пересадки в грунт за 3,5–4 месяца. Метод эмбриокультуры используется также для культивирования гаплоидных зародышей.