22. Гаплоидия в селекции растений.

Гаплодия – получение растений с половинным набором хромосом.

Гаплоиды – это растения, в клетках которых содержится половинный как в гаметах набор хромосом. Сами по себе эти растения мелкоклеточные, имеют небольшой рост, сближенное расположение листьев. Тем не менее – это ценный материал для селекции.

Преимущества гаплоидов как материала для селекционной работы: 1) гаплоидные растения дают возможность наблюдать мутации сразу же при их осмотре ибо, так как все рецессивные генные мутации в гаплоидных организмах не маскируются доминантными аллелями. Это значительно ускоряет селекционный процесс; 2) если гаплоидные клетки подвергнуть воздействию колхицина – вещества индуцирующего полиплоидию, то возникают дигаплоидные клетки, ценные своей абсолютной гомозиготностью, то есть имеющие совершенно идентичные гомологичные хромосомы. Скрещивание гомозиготных линий между собой даѐт высокопродуктивное потомство; 3) гаплоидные растения ценны тем, что лишены летальных и сублетальных наследственных факторов, ведущих к гибели или ослаблению растений.

Гаплоиды могут возникать спонтанно, но частота их спонтанного возникновения очень мало. Поэтому существуют следующие методы получения гаплоидов: 1. Получение гаплоидов воздействием физических (облучение, экстремальные температуры) и химических (мутагены) факторов на пыльцу при межвидовых скрещиваниях. Этот метод мало эффективен. Выход гаплоидов очень низок. 2. Метод гаплопродюсера. Используется какой-то вид как опылитель, пыльца которого выступает как посредник, еѐ присутствие вызывает элиминацию (устранение) хромосом. Применяется при селекции ячменя. 3. Способы получения гаплоидов с использованием методов in vitro: Андрогенез – получение гаплоидных растений на искусственной питательной среде из изолированных пыльников и микроспор. В культуре пыльников возможны два пути образования гаплоидных растений: 1) образование растений путѐм эмбриогенеза из пыльцевых зѐрен; 2) образование каллуса из клеток пыльника, которые в дальнейшем в результате морфогенеза из каллусных клеток регенерируют растения. Гиногенез – получение гаплоидов из изолированных семяпочек.

Партеногенез – получение гаплоидов из гибридного зародыша, у которого из-за несовместимости хромосом родителей потеряны отцовские хромосомы (развитие особи с участием только материнских генов). Образовавшиеся в результате элиминации хромосом отцовского генома гаплоидные эмбриоиды культивируют на искусственной питательной среде и получают гаплоидные растения.

В настоящее время получены гаплоиды рапса, картофеля, риса, ячменя, табака, ржи, томатов и др.

23. Клеточная селекция.

Клеточная селекция – проведение отбора в культуре in vitro на уровне клетки.

Исследования показали, что процесс культивирования растительного материала на искусственных питательных средах может сопровождаться различными аномалиями митоза, это приводит к возникновению значительного генетического разнообразия в популяциях каллусных тканей и регенерантных растений. Явление возникновения новых образцов растений в результате накопления генетической изменчивости в растительных клетках, культивируемых in vitro, получило название сомаклональной изменчивости.

Генетическая природа и механизмы сомаклональной изменчивости пока мало изучены. Основными причинами возникновения сомаклональной изменчивости являются: 1) генетическая гетерогенность соматических клеток исходного экспланта; 2) условия культивирования in vitro, особенно состав искусственной питательной среды, и в частности, регуляторы роста, такие как ауксины.

Сомаклональная изменчивость – это разновидность мутационной изменчивости.

Естественная сомаклональная изменчивость, возникающая в процессе культивирования клеток и протопластов, может быть усилена с помощью мутагенов. В качестве искусственных мутагенов могут быть использованы нитрозометил мочевина, нитрозоэтил мочевина, рентгеновские лучи, ультрофиолетовые лучи и другие физические и химические мутагены и супермутагены. Воздействие мутагенами на растительный материал в культуре in vitro – это дополнительный метод получения генетической изменчивости.

Затем возможно проведения отбора на уровне клетки в культуре in vitro. При этом необходимо соблюдать одно важное условие: признак, по которому ведется отбор в культуре in vitro, должен проявляться на клеточном уровне. Чаще всего это признаки устойчивости: к патогенам, к различным температурам, к засолению и др. Питательные среды, на которых ведется отбор в культуре in vitro, называются селективными.

Используя методы клеточной селекции, и в частности, сомаклональную изменчивость, получены образцы картофеля, томатов с повышенной устойчивостью к фитофторозу; получены сорта клевера, устойчивые к фузариозу; сорта томата, табака, люцерны, устойчивые к засолению.

Основные преимущества клеточной селекции: 1) большое количество генотипов, с которыми ведется работа; 2) регулируемость условий, а следовательно и воспроизводимость результата; 3) отсутствие сезонности в работе.