вопросы в пдф / вопрос 65

ВОПРОС № 65

СЕЛЕКЦИЯ КАК НАУКА. ИМБРИДИНГ И АУТБРИДИНГ. ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ.

— наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур

и пород животных. Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII в. отбор происходил бессознательно, то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию,

а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.

Генетика является теоретической основой селекции, так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. В результате применения знаний по генетике на практике удалось создать более 10000 сортов пшеницы на основе нескольких исходных диких сортов, получить новые штаммы микроорганизмов, выделяющих пищевые белки, лекарственные вещества, витамины и т. п.

К задачам современной селекции относится создание новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Многолетняя селекционная работа позволила вывести много десятков пород домашних кур, отличающихся высокой яйценоскостью, большим весом, яркой окраской и т. п. А их единый предок — банкивская кура из Юго-Восточной Азии. На территории России не растут дикие представители рода крыжовник. Однако на основе вида крыжовник отклоненный, встречающийся на Западной Украине и Кавказе, получено более 300 сортов, многие из которых прекрасно плодоносят в России.

Выдающийся генетик и селекционер академик Н. И. Вавилов писал, что селекционеры должны изучать и учитывать в своей работе следующие основные факторы: исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных; наследственную изменчивость; роль среды в развитии и проявлении нужных селекционеру признаков; закономерности наследования при гибридизации; формы искусственного отбора, направленные на выделение и закрепление необходимых признаков.

(от англ. in - "внутри" и breeding — "разведение") — скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений). Термин инбридинг обычно используется для животных, а в отношении растений чаще используется термин инцухт.

Инцест является крайней формой инбридинга, когда скрещивание происходит между особями, связанными прямым родством. Самая же крайняя форма инбридинга — самооплодотворение, когда организм оплодотворяет сам себя.

Инбридинг широко используется селекционерами для усиления целевых характеристик породы или сорта. Наиболее распространѐнная разновидность инбридинга, которая используется при селекции, называется лайнбридинг (англ. linebreeding). При лайнбридинге потомки спариваются с каким-либо своим предком.

Как известно, диплоидный организм получает каждый ген в двух экземплярах (аллелях) — от отца и от матери. Если эти гены различаются, то особь называется гетерозиготной (по данному гену), а если не различаются, то гомозиготной. При инбридинге родители являются родственниками и поэтому имеют много одинаковых генов, в результате чего гомозиготность увеличивается с каждым поколением.

Инбридинг приводит к повышению постоянства фенотипических признаков в потомстве и, в конечном итоге, производится для получения

линий генетически идентичных особей (инбредные линии), на которых удобно проводить биологические имедицинские эксперименты.

При близкородственном скрещивании (или самоопылении у растений) может возникать депрессия: уменьшение урожайности растительных культур, измельчание животных, возникновение аномалий и уродств. Это объясняется гомозиготностью по вредным рецессивным генам.

Аутбридинг — одна из форм искусственного отбора, представляющая собой, в отличие от инбридинга, неродственное скрещивание.

В природе затруднен из-за различных форм изоляции. Человек преодолел барьеры изоляции путем искусственного оплодотворения и получая отдаленные гибриды растений и животных. Таким образом получены мул, бестер, хайнык, тритикале.

Метод состоит в скрещивании особей, относящихся к различным биологический видам и родам. Аутбридинг обычно производят

между представителями различных сортов или линий, а у некоторых растений — между близко родственными видами. Потомков от таких скрещиваний называют гибридами.

Аутбридинг позволяет объединить в одном организме гены, ответственные за ценные признаки различных особей.

Аутбридинг приводит к явлению гетерозиса

Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определѐнного набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно результатам инбридинга, или близкородственного скрещивания,

приводящего к гомозиготности. Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом рецессивные летальные и полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляется. Также в результате гетерозиготации могут образовываться несколько аллельных вариантов фермента, действующих в сумме более эффективно, чем поодиночке (в гомозиготном состоянии). Механизм действия гетерозиса ещѐ не окончательно выяснен. Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более

отдалѐнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения.

Явление гетерозиса наблюдалось ещѐ до открытия законов Менделя И. Г. Кѐльрейтером, термин «гетерозис» (в переводе с греческого языка — изменение, превращение), в 1908 Г. Шулл описал гетерозис у кукурузы

У растений (по А. Густафсону) выделяют три формы гетерозиса:

т. н. репродуктивный гетерозис, в результате которого повышается плодородность гибридов и урожайность,соматический гетерозис, увеличивающий линейные размеры гибридного растения и его массу,

и приспособительный гетерозис (называемый также адаптивным),

повышающий приспособленность гибридов к действию неблагоприятных факторов окружающей среды.

Отдаленная гибридизация - Гибридизация между представителями различных видов и родов — один из основных методов селекции плодовых и ягодных культур. Решение современных селекционных задач, особенно по созданию высококачественных сортов и клоновых подвоев, невозможно без вовлечения новых ценных признаков, источниками которых являются дикорастущие виды. Генетический потенциал сортов наших традиционных плодовых растений ограничен, у них нет генов отдельных селекционно ценных признаков. Их приходится передавать от других видов и родов путем отдаленных скрещиваний. Проблему создания сортов яблони, груши, вишни, персика, иммунных к парше, мучнистой росе, коккомикозу, курчавости, можно решить только путем использования дикорастущих видов, поскольку у этих культур иммунных к этим болезням сортов нет. Возможность использования отдаленной гибридизации в селекции плодовых и ягодных культур возрастает в связи с разработкой новых методов генетики и биотехнологии, направленных на преодоление генетической несовместимости видов и родов. При скрещивании различных видов и родов плодовых и ягодных растений генетическая несовместимость проявляется уже в процессе оплодотворения и действует в течение ряда генераций полученных гибридов. Можно выделить три основных барьера несовместимости, которые необходимо преодолеть в процессе получения и селекционного использования отдаленных гибридов:

нескрещиваемость или плохая скрещиваемость между видами и родами, препятствующая получению гибридного потомства; низкая жизнеспособность полученных отдаленных гибридов, приводящая к их гибели или возникновению хилых, депрессивных бесплодных экземпляров; бесплодие или низкая плодовитость гибридов, затрудняющая получение генеративного потомства.

Из проявлений несовместимости особенно важное значение имеют бесплодие или низкая плодовитость гибридов плодовых и ягодных растений. В большинстве гибридных семей от конгруэнтных скрещиваний значительная часть гибридов обладает нормальной плодовитостью. Это

прежде всего относится к отдаленным гибридам, полученным от скрещивания видов одного рода (одного уровня плоидности). При межродовых скрещиваниях результаты бывают неодинаковы, что зависит от степени родства. Чем более удалены между собой виды в систематическом отношении, тем сильнее выражено снижение плодовитости гибридов.