Тема 2. Методы селекции
Цель
Ознакомление с объектами, полученными методами отбора, гибридизации, мутагенеза, полиплоидии.
Получение практического навыка по скрещиванию древесных и травянистых растений в открытом грунте.
Объект 1
Формовое разнообразие древесных и травянистых растений в природе как источник для отбора.
Ель колючая - формы по типу ветвления окраске хвои и шишек; туя западная и можжевельник обыкновенный – по габитусу; рододендрон даурский – по высоте, размеру и окраске цветков; примула весенняя - по высоте и форме цветочной розетки; незабудка лесная, колокольчик крапиволистный – по окраске цветков. Студенты описывают формы древесных и травянистых растений, выделяя нетипичные признаки.
Объект 2
Примеры гибридов древесных растений (коллекции гибридных тополей, жимолости, рододендрона, сирени, чубушника, яблони) в коллекционных посадках Ботанического сада.
Межродовые гибриды:
Церападус Мичурина (вишня × черемуха Маака)
Сорбокотонеастер Позднякова (рябина сибирская × кизильник черноплодный)
Межвидовые гибриды - гибриды тополей селекции А.С. Яблокова:
тополь Советский пирамидальный (т.белый × т.Болле)
тополь Подмосковный (т. дрожащий × т. душистый)
тополь Пионер (т. черный × т. черный ф. итальянский пирамидальный);
жимолость Гекрота (ж. американская × ж. вечнозеленая);
жимолость Тельмана (ж. вечнозеленая × ж. трагофила);
чубушник девичий (ч. Лемуана × ч. белоснежный `Махровый`);
Оборудование
Измерительные линейки сантиметровые, карандаши простые, калька, пинцеты, кисточки, пробирки с ватными пробками, чашки Петри, ножницы, этикетки, нитки, фильтровальная бумага, средство для дезинфекции инструментов.
Вводные пояснения
Скрещивание растений состоит в нанесении пыльцы отцовского растения на рыльце пестика материнского растения с целью получения гибридных семян. При скрещивании выполняются последовательно следующие операции: подготовка растений к скрещиванию, подбор цветков для опыления, их кастрация и изоляция, заготовка и хранение пыльцы, опыление цветков, изоляция после опыления, получение гибридных семян, заполнение документации.
Кастрация имеет свои особенности в зависимости от строения цветков. У видов с обоеполыми цветками удаляют тычинки, у видов с однодомными раздельнополыми цветками удаляют тычиночные цветки или макростробилы.
Методика проведения полевых работ
Ознакомившись с результатами гибридизации, студенты приступают к скрещиванию растений. В зависимости от срока проведения практики, подбирают цветущие в этот период растения: яблоня, сирень, рододендрон, чубушник, жимолость. Перед скрещиванием пинцетом удаляют все распустившиеся цветки соцветия, оставив несколько самых крупных бутонов. Обоеполые цветки кастрируют. Для этого раскрывают бутоны и осторожно пинцетом удаляют тычинки. Подготовленные цветки изолируют пакетиками из кальки. У основания побега, где имеются изолированные цветки, вешают этикетку. На этикетке простым карандашом указывают дату изоляции, число изолированных цветков. При опылении свежей пыльцой, ее заготавливают в тот же день. С отцовского растения пинцетом берут тычинки или снимают только пыльники, пыльцу сразу высыпают на рыльце. При переходе к опылению другого вида или сорта пинцет следует продезинфицировать, опустив его концы в этанол, а затем протереть фильтровальной бумагой. Готовность цветка к опылению определяют по выделению на рыльце пестика жидкого секрета. После нанесения пыльцы на цветок изолятор закрывают. На этикетке указывают опылителя и дату опыления. Заполняют журнал гибридизации (приложение 1).
Объект 3
Примеры полиплоидных растений
Древесные растения - триплоидная осина.
Травянистые растения - гибриды дарвиновых тюльпанов, сорта ириса бородатого, первоцвета, фиалки Витрокка и др.
Студенты описывают отличительные признаки полиплоидных растений наличие мощных, многоцветковых соцветий, разнообразие, чистоту и яркость окраски цветков как результат увеличения хромосомного материала.
Объект 4
Примеры мутантных растений.
Мутанты дуба черешчатого. Рассматриваются результаты селекции дуба черешчатого методом мутагенеза, осуществленные проф. М.М. Котовым в 1968 году. Желуди дуба черешчатого облучали дозами от 500 до 5000 рентген. Полученные химеры были посажены на пень, выявлены различные мутации - хлорофилльные, по типу ветвления, быстроте роста, устойчивости к болезням и условиям среды.
Объект 4
Пестролистные и окаймленные сорта древесных и травянистых растений, имеющие химерное строение тканей. Периклинальные химеры - (клен Друммонда, дерен Шпета, дерен `Серебристо-отороченный`, хоста белоокаймленная), мериклинальные химеры (пестролистные сорта лилейника), секториальные химеры (хоста волнистая), мозаичные химеры (полынь `Вариегата`).
Белоцветковый сорт ириса сибирского – пример мутации генов, контролирующих синтез красящих пигментов.
Карликовые и высокорослые вьющиеся сорта роз - результат почковых мутаций (спортов).
Махровые сорта тюльпанов и нарциссов, получены в результате индуцированных соматических мутаций.
Ознакомившись с объектами, студенты описывают мутанты, в каждом случае, указывая характер мутаций
Оценка знаний и умений
Студенты на основании изучения результатов отбора, гибридизации, мутагенеза, полиплоидии должны уметь выбирать направления и применять на практике методы селекции растений.