Vai ir iespējams izveidot auglīgus attālus? Distances hibridizācijas metode

Poliploīdija un attālā hibridizācija augu selekcijā. Daudzi kultivētie augi ir poliploīdi, tas ir, tie satur vairāk nekā divus haploīdus hromosomu komplektus. Starp poliploīdiem ir daudzas pamata pārtikas kultūras: kvieši, kartupeļi, auzas. Tā kā daži poliploīdi ir ļoti izturīgi pret nelabvēlīgiem faktoriem un tiem ir laba produktivitāte, to izmantošana audzēšanā ir pamatota.

Ir metodes, kas ļauj eksperimentāli iegūt poliploīdus augus. Par pēdējos gados Ar viņu palīdzību tika izveidotas poliploīdas rudzu, griķu un cukurbiešu šķirnes.

Attālā hibridizācija, t.i., augu šķērsošana, kas pieder pie dažādi veidi un pat ģintis, ir daudzsološs pilnīgi jaunu augu formu radīšanai. Tomēr pirmās paaudzes hibrīdi parasti ir sterili. Neauglības cēlonis ir hromosomu konjugācijas pārkāpums meiozē. Tālo hibrīdu poliploidizācija noved pie auglības atjaunošanas, jo normalizējas meiotiskais process. Pirmo reizi pašmāju ģenētiķis G.D.Karpečenko 1924. gadā radīja auglīgu kāpostu-aveņu hibrīdu, kura pamatā ir poliploīdija (50. att.). Kāpostiem un redīsiem diploīdajā komplektā ir 18 hromosomas katram (2n=18).

Rīsi. 50. Starpsugu hibrīda neauglības pārvarēšanas process, kura pamatā ir poliploidizācija (kāpostu-rutku hibrīds)

Attiecīgi viņu gametām ir 9 hromosomas (haploīds komplekts). Kāpostu un redīsu hibrīdam ir 18 hromosomas. Hromosomu komplekts sastāv no 9 “kāpostu” un 9 “retām” hromosomām. Šis hibrīds ir sterils, jo kāpostu un redīsu hromosomas nekonjugējas, tāpēc gametu veidošanās process nevar noritēt normāli. Hromosomu skaita dubultošanas rezultātā sterilais hibrīds saturēja divus pilnus (diploīdus) redīsu un kāpostu hromosomu komplektus (2n=36).

Tā rezultātā radās normāli apstākļi mejozei: kāpostu un redīsu hromosomas tika konjugētas attiecīgi viena ar otru. Katra gameta nesa vienu haploīdu redīsu un kāpostu komplektu (9+9=18).

Zigotam atkal bija 36 hromosomas; hibrīds kļuva auglīgs.

Maizes kvieši ir dabisks poliploīds, kas sastāv no sešām haploīdām hromosomu kopām radniecīgās sugas graudaugi Tās rašanās procesā liela nozīme bija attālajai hibridizācijai un poliploīdijai.

Mājas selekcionāri, izmantojot poliploidizācijas metodi, radīja rudzu-kviešu formu, kas iepriekš dabā nebija sastopama - tritikāle. Viens no lielākajiem selekcijas sasniegumiem ir tritikāles — jauna veida graudu ar izcilām īpašībām — izveide. Tas tika izstrādāts, apvienojot divu hromosomu kompleksus dažādas ģintis- kvieši un rudzi. Tritikāle ir pārāka par abiem vecākiem ražas, uzturvērtības un citu īpašību ziņā. Izturības ziņā pret nelabvēlīgiem augsnes klimatiskajiem apstākļiem un visbīstamākajām slimībām tas ir pārāks par kviešiem, nevis zemāks par rudziem.

Pašlaik ģenētiķi un selekcionāri rada jaunas labības, augļu un citu kultūraugu formas, izmantojot attālo hibridizāciju un poliploīdiju.

Poliploīdija un attālā hibridizācija dzīvniekiem. Dabā poliploīdija dzīvniekiem ir reti sastopama. Tomēr dažiem mājdzīvnieku veidiem tas ir iespējams. Slavenais pašmāju zinātnieks B. L. Astaurovs bija pirmais, kurš radīja poliploīdas formas zīdtārpiņš. Viņš gāja pa ceļu, kas līdzīgs G.D.Karpečenko piedāvātajam. Izmantojot attālo hibridizāciju un poliploīdiju, viņš radīja pilnībā jauna uniforma zīdtārpiņš, kas savā genomā apvieno divu dažādu sugu hromosomas. Šis darbs neapšaubāmi ir viens no izcilākajiem mūsdienu bioloģijas sasniegumiem.

Mākslīgā mutaģenēze un tās nozīme selekcijā. Drīz pēc tam, kad tika pierādīts, ka rentgenstaru iedarbība strauji palielina mutācijas procesa ātrumu un izraisa jaunu mutāciju masu, ģenētiķi sāka izstrādāt metodes. mākslīgā ražošana mutācijas atlases nolūkos. Dažādi veidi pašlaik tiek plaši izmantoti kā mutagēni, t.i., aģenti, kas izraisa mutācijas. jonizējošais starojums(rentgena stari, gamma stari, termiskie un ātrie neitroni, ultravioletie) un īpaši ķīmiskie savienojumi.

Vairumā gadījumu mutācijas, kas rodas organismos mutagēnu ietekmē, ir nelabvēlīgas to nesējiem. Bet kopā ar mutācijām, kas krasi samazina dzīvotspēju, ir arī tādas, kas var interesēt atlasi.

Mākslīgo mutaģenēzi, t.i., cilvēka kontrolētu mutāciju rašanās procesu, veiksmīgi izmanto augu un mikroorganismu selekcijā. Šīs metodes izmantošana ir izrādījusies īpaši efektīva, ja to lieto pret dažādiem mikroorganismiem: sēnītēm, raugiem, aļģēm un baktērijām. Mikroorganismus plaši izmanto pārtikas rūpniecība, medikamentu, bioloģiski aktīvo vielu ražošanā, kā arī dzīvnieku barības ražošanā. To pielietojuma jomas pastāvīgi paplašinās. Izmantojot mākslīgo mutaģenēzi, jo īpaši ir iegūtas veidnes, kas ražo antibiotikas tūkstošiem reižu efektīvāk nekā sākotnējās formas. Antibiotiku nozīme ir labi zināma: tās izglābj miljoniem cilvēku dzīvības. Mākslīgās mutaģenēzes izmantošana selekcijā ir radījusi ļoti produktīvus mikroorganismu celmus - vitamīnu, aminoskābju, olbaltumvielu ražotājus, kurus aktīvi izmanto medicīnā un lauksaimniecība. Mikroorganismu nākotnes loma dažādās nozarēs cilvēka dzīve neizbēgami palielināsies, kas vēl vairāk palielinās mikroorganismu selekcijas un ģenētikas nozīmi.

Pateicoties mutagēnu izmantošanai, rodas augu mutācijas formas, kas saglabā formas vai šķirnes vērtīgās īpašības un vienlaikus uzlabo selekcionāriem īpaši interesējošās īpašības.

Tikai retos gadījumos mutants augs var uzreiz kļūt par šķirnes priekšteci. Vairumā gadījumu šādi augi kalpo kā materiāls, ko var izmantot, lai izveidotu šķirnes, izmantojot hibridizāciju un selekciju. Tādējādi mākslīgā mutaģenēze ir svarīga un efektīva mūsdienu selekcijas metožu arsenālā.

Mākslīgās mutaģenēzes metodes efektivitātes piemērs ir vasaras kviešu šķirne Novosibirskaja-67, kas izveidota Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas filiāles Citoloģijas un ģenētikas institūtā. Šī šķirne tika iegūta, pamatojoties uz mutantu formu, kas radās Novosibirskaya-7 kviešu šķirnes sēklu rentgena apstrādes ietekmē. Šķirnei Novosibirskaja-67 ir raksturīgi saīsināti un sabiezināti salmi, kā rezultātā ir ievērojami palielinājusies tās izturība pret izgulēšanos. Viņš ir spējīgs Rietumsibīrija dod ražu līdz 30-40 c/ha un ar augstām cepšanas īpašībām.

1. Kāpēc attālā hibridizācija izraisa hibrīda neauglību?
2. Ko jūs zināt par poliploīdijas izmantošanu audzēšanā?
3. Vai dzīvniekiem ir iespējams izveidot auglīgus tālos hibrīdus?
4. Izskaidrojiet mākslīgās mutaģenēzes mehānismu un tās molekulāro pamatu.
5. Iedomājieties, ka esat selekcionārs. Tavs uzdevums ir izstrādāt jaunu augstražīgu kviešu šķirni, kuras pamatā ir mākslīgā mutaģenēze. Pastāstiet mums par savu darbu secību un atklājiet tā saturu.

Tiek saukta dažādām sugām un ģintīm piederošu organismu krustošanās attālā hibridizācija.

Attālā hibridizācija ir sadalīta starpsugu Un intergeneric. Piemēri starpsugu hibrīds zēšana - mīksto kviešu krustošana ar cietajiem kviešiem, saulespuķu krustošana ar topinambūru, parastās auzas ar bizantiešu auzām utt. Kviešu krustošana ar rudziem, kviešu ar kviešu stiebrzāles, miežu krustošana ar eimu un citi attiecas uz starpdzimumu hibridizāciju. Distances hibridizācijas mērķis ir tādu augu formu un šķirņu izveide, kas apvieno dažādu sugu un ģinšu īpašības un īpašības. Praktiskā un teorētiskā ziņā tas rada īpašu interesi, jo tālu hibrīdi ļoti bieži izceļas ar palielinātu augšanas un attīstības jaudu, lieliem augļiem un sēklām, ziemcietību un sausuma izturību.

Distance hibridizācijai ir liela nozīme, veidojot šķirnes, kas ir izturīgas pret slimībām un kaitēkļiem.

Tālajai hibridizācijai ir vairāk nekā divus gadsimtus ilga vēsture. Pirmo attālo hibrīdu starp diviem tabakas veidiem 1760. gadā ieguva I. Kelreiters. Kopš tā laika attālās hibridizācijas problēma ir pastāvīgi piesaistījusi daudzu ievērojamu botāniķu, ģenētiķu un selekcionāru uzmanību visā pasaulē. Lielu ieguldījumu attālās hibridizācijas teorijas un prakses attīstībā sniedza I. V. Mičurins, kurš, pamatojoties uz šo metodi, radīja liels skaits jaunas augļaugu šķirnes un formas.

Padomju selekcionāri bija pirmie pasaulē, kas plaši izmantoja augu attālo hibridizāciju, un mūsu valsts pamatoti tiek uzskatīta par savu dzimteni. Divdesmitajos gados Dienvidaustrumu Lauksaimniecības pētniecības institūtā G. K. Meisters krustoja mīkstos kviešus ar cietajiem kviešiem un ziemas kviešus ar rudziem un ieguva pirmo. hibrīda šķirnes. 1930. gadā Ņ.V. Civdga sovhozā “Milzis” pirmais pasaulē krustoja kviešus ar kviešu zāli.

Attālā hibridizācija sastopas ar lielām grūtībām. Tie ir saistīti ar dažādu sugu un ģinšu sliktu krustojamību vai nešķērsojamību un iegūto pirmās paaudzes hibrīdu sterilitāti.

I. V. Michurin ierosināja vairākas metodes, kā pārvarēt augu nešķērsojamību attālās hibridizācijas laikā. Iegūstot hibrīdus starp ābolu un bumbieru, ķiršu un putnu ķiršu, cidoniju un bumbieru, aprikožu un plūmju, viņš izmantoja ziedputekšņu maisījumu. Acīmredzot dažādu ziedputekšņu izdalījumi, kas uzklāti uz mātesauga ziedu stigmām, veicina apputeksnētāju sugu putekšņu dīgšanu.

Dažos gadījumos ziedputekšņu dīgšanu no tēvauga stimulēja mātes auga ziedputekšņu pievienošana. Tātad, krustojot rozi ar mežrozīšu gurnu, I.V.Mičurins nevarēja iegūt sēklas. Kad rožu gurnu ziedputekšņiem pievienoja rožu ziedputekšņus, veidojās sēklas, un no tām izauga hibrīdaugi.

Lai izstrādātu ziemcietīgas persiku šķirnes, I.V. Michurin nolēma krustot kultivētās persiku šķirnes ar ziemcietīgu savvaļas mandeļu pākšaugu formu. Bet viņš nevarēja iegūt sēklas no šādas krustošanas. Pēc tam viņš veica iepriekšēju pupiņu stādu krustošanu ar savvaļas Dāvida persiku. Rezultāts bija hibrīds, ko viņš sauca par starpnieku. Tam bija pietiekama ziemcietība un viegli krustojas ar kultivētajām persiku šķirnēm. Šī pakāpju krustošanas metode hibridizācijas laikā dažādi veidi augus sauc par starpnieka metodi.

Attālās hibridizācijas laikā krustojumi tiek veikti plašā mērogā, jo ar nelielu apputeksnētu ziedu skaitu var rasties nepareizs priekšstats par noteiktu augu sugu vai ģinšu nešķērsojamību. Pirmās paaudzes starpsugu un starpsugu hibrīdi, kā likums, ir sterili vai tiem ir ļoti zema auglība, lai gan to veģetatīvie orgāni var būt labi attīstīti.

Tālo krustojumu pirmās paaudzes hibrīdu neauglības iemesli ir šādi:

• ģeneratīvo orgānu nepietiekama attīstība. Visbiežāk vīriešu ģeneratīvie orgāni - putekšņlapas - ir nepietiekami attīstīti, dažreiz tie pat neatveras. Sieviešu reproduktīvie orgāni bieži ir sterili;
• meiozes traucējumi. Gametu veidošanās laikā iespējama slikta vai nepareiza dažādu sugu hromosomu konjugācija. Šajā gadījumā ir iespējami divi gadījumi.

1. Krusta sugas ir atšķirīgs numurs hromosomas. Piemēram, suga A (2n=14) tiek krustota ar B sugu (2n=28). Pirmās paaudzes hibrīdos hromosomu skaits būs 21. Gametoģenēzes laikā veidojas 7 bivalentu un 7 vienvērtīgu pāri. Vienvērtīgās hromosomas ir nevienmērīgi sadalītas starp iegūtajām gametām. Šajā gadījumā tiks izveidotas gametas ar atšķirīgu hromosomu skaitu - no 7 līdz 14.

2. Krustotajām sugām ir vienāds hromosomu skaits, taču to strukturālo atšķirību dēļ var tikt traucēta konjugācija starp tām. Mejozes laikā, tāpat kā pirmajā gadījumā, nehomologās hromosomas atdalās nepareizi. Šīs parādības rezultātā tiek novērota arī vairāk vai mazāk izteikta hibrīdu sterilitāte.

Lai pārvarētu pirmās paaudzes tālu hibrīdu neauglību, tiek izmantotas šādas metodes.

1. Apputeksnēšana ar ziedputekšņiem no viena no vecākiem. Šī ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm, un vairumā gadījumu tā dod labus rezultātus. Tā trūkums ir tas, ka nākamajās hibrīdajās paaudzēs atgriežas tā vecāka raksturlielumi un īpašības, kura ziedputekšņus izmantoja atkārtotai apputeksnēšanai.

2. Pirmās paaudzes augu apputeksnēšana ar ziedputekšņiem. Ar lielu darba apjomu un dažādību vecāku veidlapas starp pirmās paaudzes hibrīdiem parasti ir maz augu ar auglīgiem ziedputekšņiem. Tos izmanto vienas paaudzes sterilu augu apputeksnēšanai. Tajā pašā laikā atgriešanās pie vecāku formu īpašībām ir daudz vājāka.

3. Dīgstošu sēklu apstrāde ar kolhicīna šķīdumu, lai dubultotu hromosomu skaitu. Šī metode ļauj saņemt lielos daudzumos auglīgas amfidiploīdas formas ar sabalansētu hromosomu skaitu.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet uz Ctrl+Enter.

Krustojot dažādas sugas, pēcnācēji parasti ir sterili. Tas ir saistīts ar faktu, ka hromosomu skaits dažādās sugās ir atšķirīgs. Mejozes laikā atšķirīgas hromosomas nevar normāli savienoties pārī, un iegūtās dzimumšūnas nesaņem normālu hromosomu komplektu. Tomēr, ja šādā hibrīdā notiek genoma mutācija, kas izraisa hromosomu skaita dubultošanos, tad mejoze norit normāli un ražo normālas dzimumšūnas. Šajā gadījumā hibrīda forma iegūst spēju vairoties un zaudē spēju krustoties ar vecāku formām.

To sugu dzīvnieki, kas sistemātiski ir tuvu viens otram, parasti viegli krustojas un rada auglīgus pēcnācējus. Dažos hibrīdos viens dzimums (parasti tēviņš) ir neauglīgs. Plašāk viena no otras atdalītu sugu pārstāvju pārošanās rezultātā tiek iegūti pilnīgi sterili hibrīdi. Visbeidzot, to sugu dzīvnieki, kas atrodas pārāk tālu viens no otra, nemaz nav spējīgi no tiem iegūt hibrīdus. Šādu pakāpenisku pāreju no absolūtas sterilitātes uz pilnīgi normālu auglību, kas ir cieši saistīta ar dažādu sugu lielāku vai mazāku filoģenētisko tuvumu un pāroto organismu seksuālo elementu līdzību, detalizēti pētīja Čārlzs Darvins. Pēc Čārlza Darvina domām, daudzu sugu nesaderību un dažu savvaļas dzīvnieku hibrīdu sterilitāti var novērst, pieradinot. Dažas sugas, kas savvaļā nekrustojas, pēc pieradināšanas krustojot rada pēcnācējus.

Hibridizācijas veikšana ir saistīta ar lielām grūtībām. Iemesli, kas apgrūtina hibridizāciju:

Dzimumorgānu struktūras atšķirība, kas sarežģī pārošanās darbību.

Seksuāla refleksa trūkums vienas sugas tēviņiem pret citas sugas mātīti.

Pārošanās sezonu neatbilstība dažādu sugu dzīvniekiem (īpaši savvaļas dzīvniekiem).

Vienas sugas dzīvnieku spermas slikta dzīvotspēja vai nāve citas sugas mātīšu dzimumorgānos.

Spermas reakcijas trūkums uz citas sugas mātītes olšūnu un līdz ar to apaugļošanās neiespējamība.

Zigotas nāve (ja tā ir izveidojusies) tās attīstības pašā sākumā.

Daudzu hibrīdu neauglība, pilnīga vai daļēja.

Pilnīga neauglība ir saistīta ar atšķirīgs komplekts un hromosomu uzbūve lielās atšķirības dēļ – nehomologiskums un dzīvotnespējīgu gametu veidošanās.

Daļēja neauglība ir saistīta ar spermatoģenēzes hormonālās regulēšanas pārkāpumu (viens dzimums ir neauglīgs, zīdītājiem parasti vīrieši).

Pašlaik zinātnieki ir izstrādājuši vairākas metodes, lai pārvarētu atsevišķu sugu nepārspējamību. Tie ietver:

Asins pārliešana no vienas sugas uz otru.

Dažādu sugu spermas sajaukšana.

Savstarpējas šķērsošanas pielietojums.

Lietošana hormonālās zāles.

Īpašu spermas šķīdinātāju izmantošana.

Radīšana nepieciešamie nosacījumi pēcnācēju iegūšanai un audzināšanai.

Straujā citoģenētikas attīstība mūsdienās ir devusi iespēju sīkāk izpētīt hibrīdu neauglības citoģenētiskos cēloņus. Tos var iedalīt trīs grupās:

a) hromosomu skaita neatbilstība kariotipam;

b) morfoloģiskās strukturālās atšķirības hromosomu struktūrā;

c) gēnu sastāva izmaiņas, kas neietekmē hromosomu uzvedību vai to morfoloģiju.

Pašlaik zinātnieki ir izstrādājuši vairākas metodes, lai pārvarētu atsevišķu sugu nešķērsojamību, piemēram: vienas sugas dzīvnieku asins pārliešana citai, dažādu sugu indivīdu spermas sajaukšana, savstarpējas (muguras) krustošanās izmantošana, hormonālās zāles. , īpašu spermas šķīdinātāju lietošana, dzimumdziedzeru transplantācija, radot nepieciešamos apstākļus pēcnācēju iegūšanai un izaudzināšanai. Eksperimenti liecina, ka jaunām mātītēm biežāk rodas hibrīdie pēcnācēji: lielāka spēja hibridizēties un dzemdēt auglīgus pēcnācējus ir tiem īpatņiem, kuri paši iegūti krustošanās rezultātā.

Konstatēts, ka gadījumos, kad ir dzimumatšķirības hibrīdu sterilitātes vai dzīvotspējas izpausmēs, tās biežāk parādās hibrīdo tēviņu (y) heterogamētiskajā dzimumā nekā homogamētiskajā mātītē (xx). Acīmredzot šo parādību ietekmē citoplazmas iedzimtība un mātes efekts pazīmju pārmantošanā, ko var izmantot, izvēloties pārus krustošanai, ņemot vērā vecāku dzimumu (savstarpējā atlase). Ģenētikas strauja attīstība, molekulārā bioloģija, biotehnoloģijas, gēnu un šūnu inženierija tagad ļaus tuvākajā nākotnē pilnībā atrisināt neauglības problēmu dzīvnieku attālās hibridizācijas laikā.

Daudzsološākās metodes šīs problēmas risināšanai var uzskatīt par ģenētiskām un šūnu inženierija, somatisko šūnu hibridizācija (ultrahibridizācija), eksperimentālā poliploīdija uc Veicot somatisko šūnu hibridizāciju audu kultūrā, bija iespējams pārstādīt liellopu un ziemeļu ūdeļu embrionālās somatiskās šūnas. Šūnu hibridizācija praktiski notiek šādi: divu organismu nesaistītas šūnas, noderīgas īpašības kuras krustošanas laikā vēlams kombinēt, kultivē uz mākslīgās barības barotnes, tad kultūru sajauc. Noteiktos apstākļos dažas šūnas saplūst. Hibrīdu sistēmu veidošanās process no šūnām joprojām ir haotisks. Tomēr, tā kā šī metode tiek uzlabota, jārēķinās, ka somatisko šūnu hibridizācija audu kultūrā tiks izmantota kā eksperimentāls modelis starpsugu hibridizācijai dzīvniekiem.

Daudzsološas jaunas metodes neauglības pārvarēšanai dzīvnieku hibridizācijas laikā ietver hromosomu bojājumus ar fizikāliem un ķīmiskiem mutagēniem, kā arī bioloģiski aktīvo supermutagēnu savienojumu mikrodozu izmantošanu. Īpaša nozīme apgūt biotehnoloģijas metodes, iegūstot transgēnus dzīvniekus, himēras, klonējot vērtīgu dzīvnieku genotipu.

Krustošanos starp organismiem, kas pieder pie dažādām sugām vai ģintīm, sauc par attālo hibridizāciju. Tās loma teorētiskajos pētījumos un praktiskais darbsārkārtīgi svarīgi. Dažādu raksturu mantojuma izpēte, krustojot dažādas sugas, ļauj atklāt svarīgus augu un dzīvnieku evolūcijas modeļus. Distances hibridizācijas mērķis ir radīt indivīdus, kas apvieno dažādu sugu vērtīgas iezīmes un īpašības. Tiek veikta kultivēto sugu hibridizācija ar savvaļas pārstāvjiem, kā arī dažādu kultivēto sugu vai ģinšu augu krustošanās. Dažādu hibridizācijas veidu analīze liecina, ka visveiksmīgākā bija intra- un starpsugu, kā rezultātā tika izveidotas jaunas lauksaimniecības dzīvnieku šķirnes.

Mājdzīvnieku attālāka hibridizācija ir bijusi maz veiksmīga hibrīdu neauglības dēļ, kas saistīta ar neviendabīgu hromosomu izraisītu dzimuma ģenētiku. Kas attiecas uz citiem dzīvnieku pasaules pārstāvjiem, tad starpsugu krustojumi ir zināmi suņu, musulīšu un zaķu ģimenēs. Suņu hibridizācija un pelēkais vilks gan tiešās, gan apgrieztās kombinācijās - hibrīdi ir auglīgi, pārmantojot pārsvarā vilka īpašības. Tādi paši rezultāti iegūti gadījumos ar ziemeļu, meža (rietumu), Meksikas pelēkajiem vilkiem.

Ir suņa hibrīdi ar prēriju vilku, koijotu, Āzijas šakāli un savvaļas suni Dingo. Attēls ir nedaudz atšķirīgs suņa un lapsas hibrīdiem, kas atrodas tālāk pa ģimenes kāpnēm (cita ģints). Šeit lapsām un vikšām trūkst seksuālās aktivitātes. Hibridizācija muselidae dzimtā ir ļoti svarīga, jo tas ir veids, kā iegūt jaunus kažokzvērus. Veiksmīgi noritēja meža un stepju sesku, ermīnu un spārnu, akmeņu un priežu caunas, priežu caunas un sabala pārošanās. Hibrīdu kažokādu ražošana bija labāka nekā sākotnējām formām. Mēģinājums krustot sesku un ūdeļu, izmantojot pat mākslīgo apsēklošanu, rezultātu nedeva. Zaicevu ģimenes intraspecifiskā hibridizācija norit veiksmīgi. Dabā ir zināmi hibrīdi starp brūno zaķi un balto zaķi, Alpu zaķi. Runājot par brūnā zaķa pārošanos ar mājas trusi, dati šeit ir pretrunīgi, lai gan ir bijuši zaķa un truša hibrīdi. Auglīgi starpsugu hibrīdi ir viegli iegūstami kamieļu dzimtā - starp vienkupru un Baktrijas kamielis(1. attēls), glama lama un alpako ar savvaļas gvanako un vikunu. Kas attiecas uz lamas un kamieļa savstarpējo hibridizāciju, tad vēl nav pozitīvu rezultātu, lai gan tās iespējamība ir acīmredzama (ar vilnu ir paredzēts iegūt hibrīdus, kas ir lielāki par lamu labākā kvalitāte nekā kamieļi).

No daudzajām briežu dzimtām pieradināts ir ziemeļbrieži un tuvu tam ir sika briedis. Līdzīgi darbi tiek veikti ar Eiropas aļņiem. Hibridizācija ir bijusi veiksmīga: sarkanais x sika briedis, sika briedis x wapiti, sika x Askānas stepes briedis. Attālāki hibrīdi Axis x Eiropas staltbrieži, Axis x Eiropas dambrieži, alnis x alnis, alnis x staltbrieži ir mazāk veiksmīgi, un daļa informācijas par to ražošanu ir ļoti apšaubāma.

Augu poliploīdija un attālā hibridizācija

Augos viena no iedzimtas mainības formām ir poliploīdija. Daudzi kultivētie augi (salīdzinājumā ar radniecīgām savvaļas sugām) ir poliploīdi. Tajos ietilpst kvieši, kartupeļi un dažas cukurbiešu šķirnes.

Ģenētikā un selekcijā tagad ir izstrādātas vairākas metodes poliploīdu eksperimentālai ražošanai. Daudziem poliploīdiem, salīdzinot ar sākotnējām (diploīdām) formām, ir spēcīgāka augšana un lielāka raža. Pēdējos gados eksperimentāli iegūtās poliploīdās cukurbietes ir kļuvušas plaši izplatītas (arī Padomju Savienībā). Poliploīdie griķi ir ekonomiski perspektīvi.

Viens no daudzsološajiem veidiem, kā iegūt jaunas produktīvas kultivēto augu formas, ir attālināta hibridizācija. Parasti krustošanās notiek sugas ietvaros. Dažreiz ir iespējams iegūt hibrīdus starp dažādām augu sugām no vienas ģints un pat sugām, kas pieder pie dažādām ģintīm. Piemēram, ir rudzu un kviešu, kviešu un savvaļas zāles Aegilops un daži citi hibrīdi. Tomēr šādi tālu hibrīdi vairumā gadījumu izrādās sterili. Patiešām, ja starpsugu hibrīdi vairotos un atstātu pēcnācējus, sugu pastāvēšana dabā kļūtu neiespējama, jo hibridizācijas process dzēstu robežas starp tām.

Kādi ir tālo hibrīdu neauglības iemesli? Šie iemesli ir dažādi. Mēs norādīsim tikai svarīgākos. Vairumā gadījumu attālos hibrīdos tiek traucēta normāla dzimumšūnu nobriešanas gaita. Abu vecāku sugu hromosomas izrādās tik atšķirīgas viena no otras, ka tiek traucēts mejozes process. Hromosomas nespēj konjugēties, un tā rezultātā nenotiek normāls to skaita samazinājums. Šie traucējumi izrādās vēl nozīmīgāki, ja krustojošās sugas atšķiras pēc hromosomu skaita (piemēram, diploīdais hromosomu skaits rudzos ir 14, maizes kviešu - 42). Bet pat ar tādu pašu krustoto sugu hromosomu skaitu, parastā mejozes gaita attālās starpsugu hibridizācijas laikā bieži tiek traucēta.

Vai ir metodes, kā atjaunot tālu hibrīdu auglību? Viens no izcili sasniegumi mūsdienu ģenētikas un selekcijas rezultātā ir izstrādāti veidi, kā pārvarēt starpsugu hibrīdu neauglību, kas dažos gadījumos noved pie to normālas vairošanās atjaunošanas.

Pirmo reizi to 1924. gadā panāca padomju ģenētiķis G.D. Karpečenko krustojot redīsus un kāpostus. Abām šīm sugām (diploīdajā komplektā) ir 18 hromosomas. Attiecīgi viņu gametām ir 9 hromosomas (haploīds komplekts). Hibrīdam ir 18 hromosomas, taču tas ir pilnīgi sterils, jo “retās” un “kāpostu” hromosomas savā starpā nekonjugējas, un tāpēc mejozes process nevar noritēt normāli. G.D. Karpečenko izdevās dubultot hibrīda hromosomu skaitu. Rezultātā hibrīdorganismam bija 36 hromosomas, kas sastāv no diviem pilniem diploīdiem redīsu un kāpostu komplektiem. Tas radīja normālas mejozes iespējas, jo katrai hromosomai bija pāris. “Kāpostu” hromosomas tika konjugētas ar “kāpostu” hromosomām, bet “retās” hromosomas ar “retajām” hromosomām. Katrā gametā bija viens haploīds redīsu un kāpostu komplekts (9 + 9 = 18). Zigota atkal saturēja 36 hromosomas. Tādējādi iegūtais starpsugu hibrīds kļuva auglīgs. Hibrīds nesadalījās vecāku formās, jo redīsu un kāpostu hromosomas vienmēr atradās kopā. Šī jaunizveidotā augu suga nebija ne redīsi, ne kāposti.

Pākstis ieņēma tādu kā starpstāvokli un sastāvēja no divām pusēm, no kurām viena atgādināja kāpostu pāksti, bet otra – redīsu. Attālā hibridizācija apvienojumā ar hromosomu skaita dubultošanu (poliploīda izveidošana) noveda pie pilnīgas auglības atjaunošanas.

Ir daudz kultivēto augu, kas izveidoti attālās hibridizācijas rezultātā. Norādīsim dažus no tiem. Daudzu gadu darba rezultātā akadēmiķis. N.V. Citsins un viņa kolēģi ieguva vērtīgas labības šķirnes, pamatojoties uz kviešu hibridizāciju ar daudzgadīgo nezāli - kviešu zāli. Starp tiem ir daudzgadīgie kvieši, kas nav jāsēj katru gadu, jo to sakneņi pārziemo tāpat kā kviešu stiebrzāles. Tas rada lielu praktisku interesi lauksaimniecībā. Attālās hibridizācijas metode ir plaši izmantota augļkopībā, jo īpaši I. V. Michurin darba rezultātā.

Mičurina metode

Ivans Vladimirovičs Mičurins, izcils padomju zinātnieks un selekcionārs, 60 gadu smaga darba veltīja jaunu augļu koku un citu kultivēto augu šķirņu izstrādei. Viņa darbs sākās pagājušā gadsimta 70. gados nelielā bērnudārzā Kozlovas pilsētā (tagad Mičurinska) bijušajā Tambovas guberņā.

Plaši paplašināt pētījumus par I.V. Mičurins to varēja izdarīt tikai pēc Oktobra revolūcijas, kad viņa bērnudārzs tika pārvērsts par lielu valsts iestādi. V.I. interesēja Mičurina darbība. Ļeņins, kurš tam piešķīra lielu nozīmi. M.I. Kaļiņins apmeklēja Mičurina bērnudārzu un visos iespējamos veidos sniedza ieguldījumu viņa darbā.

I.V. Mičurins ne uzreiz nonāca pie tām metodēm un uzskatiem, kas noveda pie lieliem panākumiem. Savas darbības pirmajā periodā viņš daudz laika un pūļu veltīja eksperimentiem par vienkāršu dienvidu šķirņu aklimatizāciju (pieradināšanu) Tambovas guberņas samērā skarbajam klimatam ar aukstām ziemām. Šie mēģinājumi bija neveiksmīgi. Visas dienvidu šķirnes ziemā sasala.

Pārliecināts par vienkāršās aklimatizācijas metodes bezjēdzību, I.V. Mičurins sāka izstrādāt jaunas metodes, kā mainīt augu dabu.

I.V darbi ir balstīti uz Michurin ir trīs galveno metožu kombinācija: hibridizācija, selekcija un vides apstākļu ietekme uz hibrīdu attīstību(viņu “izglītība” vēlamajā virzienā).

Liela uzmanība tiek pievērsta I.V. Mičurins pievērsa uzmanību sākotnējo vecāku formu izvēlei hibridizācijai. Viņš izmantoja vietējo sala izturīgo šķirņu krustošanu ar labākajām dienvidu šķirnēm. Iegūtie stādi tika pakļauti stingrai atlasei. I.V. Mičurins saturēja šādā veidā iegūtos hibrīdus relatīvi skarbi apstākļi nedodot tiem bagātīgu augsni. I.V.Mičurins norāda uz iespēju kontrolēt pazīmju dominēšanu hibrīda attīstības laikā, un ārējo faktoru ietekme uz dominējošo stāvokli ir efektīva tikai hibrīda attīstības sākumposmā. Ar šo metodi iegūtās šķirnes ir, piemēram, Slavjankas ābele, kas izaudzēta Antonovkas hibridizācijas rezultātā ar dienvidu šķirni Ranet ananāsu.

Īpaša nozīme hibridizācijas vecāku formu izvēlē I.V. Mičurins uzsvēra ģeogrāfiski attālu formu krustošanu, kas neaug vietā, kur notiek hibridizācija. Viņš par to rakstīja: "Jo tālāk krustoto audzētavu pāri tiek atdalīti viens no otra dzimtenes vietā un vides apstākļos, jo vieglāk hibrīdos stādiem pielāgoties vides apstākļiem jaunā teritorijā." Tādā veidā I.V. Mičurins radīja vairākas pirmās klases augļu koku šķirnes. Tajos ietilpst Bellefleur-Ķīnas ābeļu šķirne, kas iegūta, hibridizējot ķīniešu ābeļu koku, kas sākotnēji bija no Sibīrijas, un amerikāņu šķirni Bellefleur yellow. Ķīniešu kārpiņai raksturīga sala izturība un izturība pret slimībām, Bellefleur – ievērojama garšas īpašības augļiem Saņēma I.V. Michurin, jaunā šķirne izceļas ar izcilu garšu un ievērojamu salizturību.

Plaši pazīstamā Michurin bumbieru šķirne Bere winter Michurina iegūta savvaļas Ussuri bumbieru un dienvidu franču šķirnes Bere-royal hibridizācijas rezultātā.

Starp “izglītības” metodēm, ko izstrādājis I.V. Mičurin, tas ir jānorāda mentora metode. Tās būtība ir saistīta ar to, ka augļa vai potcelma ietekmē mainās attīstošā hibrīda īpašības. Šo metodi Michurin izmantoja divās versijās.

Pirmais no tiem beidzās ar to, ka hibrīda stāds kalpoja par atvasi un tika uzpotēts pieaugušam augļnesējam augam (potcelmam), kura īpašību virzienā bija vēlams mainīt hibrīda īpašības.

Otrais mentormetodes variants bija tāds, ka spraudenis no šķirnes, kura virzienā bija vēlams mainīt hibrīda īpašības, tika uzpotēts jauna hibrīda sējeņa vainagā, kas šajā gadījumā kalpoja kā potcelms.

Mentoru metodi pielietoja I.V. Mičurins, piemēram, veidojot jau pieminēto ābolu šķirni Belle Fleur-Chinese. Pirmajā šķirni radušos hibrīdu augļošanas gadā izrādījās, ka augļu kvalitātes ziņā tie novirzās uz Kitayka, kurā ir mazi skābi augļi. Lai mainītu hibrīda tālāko attīstību vēlamajā virzienā, jauno hibrīdu vainagā tika uzpotēti Bellefleur spraudeņi, kuru ietekmē turpmākajos gados hibrīda iezīmes veidošanās virzījās uz Bellefleur augsto garšas īpašību iegūšanu. Šo metodi izmantoja I.V. Michurin un veidojot dažas citas šķirnes, bet plašs pielietojums viņš to nesaņēma. Mentora ietekme acīmredzot jāuzskata par dominējošā stāvokļa maiņu hibrīda attīstības laikā. Šajā gadījumā mentors veicināja no Bellefleur šķirnes iegūto gēnu fenotipisko ekspresiju (t.i., dominējošo stāvokli).

Savā darbā I.V. Mičurins izmantoja arī attālo hibridizāciju – dažādu sugu un pat ģinšu krustošanu un tādējādi ieguva vairākas vērtīgas jaunas augļaugu kultūras.

Viņš ieguva kazeņu un aveņu, plūmju un slogu, pīlādžu un Sibīrijas vilkābeļu u.c.

Lielākā daļa saņemto I.V. Michurin šķirnes bija sarežģītas heterozigotas. Lai saglabātu savas īpašības, tie vairojās veģetatīvi: slāņojot, potējot utt.



Attālā hibridizācija ir krustojums, kurā atlasītie pāri pieder pie dažādām sugām vai ģintīm, tas ir, tie atrodas viens no otra attālināti nevis ģeogrāfiski, bet gan radniecīgi.

Distances hibridizācijas mērķis ir iegūt indivīdus, kas apvieno dažādu sugu vērtīgas iezīmes un īpašības. Viņi veic gan augu, gan dzīvnieku hibridizāciju. Tam ir īpaša loma evolūcijā un atlasē.

Ir divi veidi: starpsugu (mīkstie un cietie kvieši) un starpsugu (kvieši un rudzi).

Hibrīdu ražošanas procesā selekcionārs pastāvīgi saskaras ar vairākām problēmām. Galvenie:

• Grūtības šķērsot ģenētiski dažādas sugas;
• iegūtās hibrīda sēklas nedīgst;
• Pirmās paaudzes hibrīdi ir sterili.

Šāda veida problēmu iemesli:

• Ziedputekšņi neiesakņojas uz citas augu šķirnes stigmas;
• ziedputekšņi iesakņojas, bet putekšņu caurules dīgst lēni un nevar sasniegt embrija maisiņu;
• mēslošanas trūkums;
• pēc veiksmīgas apaugļošanas embriji bieži sasalst vairāku šūnu stadijā;
• ar normālu embrija attīstību var veidoties nedīgstošas ​​sēklas;

Hibrīda neauglības cēloņi:

1. Neauglība rodas hromosomu komplektu neatbilstības, homologu hromosomu konjugācijas trūkuma un mejozes fāžu traucējumu dēļ. Tā rezultātā dzimumšūnu veidošanās nav iespējama.
2. Reproduktīvo orgānu nepietiekama attīstība. Bieži vien ir nepietiekama vīriešu reproduktīvo orgānu attīstība - putekšņlapas; Bieži sastopama arī mātīšu sterilitāte.

Augu attālinātā hibridizācija

Auglīgu pēcnācēju parādīšanās nosacījumi:

1. Krustojums ar vienu no vecākiem. To lieto visbiežāk, un tas ir ļoti efektīvs, bet nākamais pēcnācējs saņem atpakaļ dažas vecāku īpašības.
2. Krustojums ar pirmās paaudzes pārstāvjiem. Tas joprojām notiek liela mēroga darbu laikā. neliels daudzums augi, kas spēj apaugļot.
3. Kolhicīna izmantošana poliploīdu formu veidošanai. Ļauj dubultot hromosomu komplektu, kas ļauj šūnām pabeigt visas mejozes fāzes.

Augu attālināta hibridizācija ir nepieciešama, lai izveidotu izturīgas šķirnes ar augstu ražu. Ir radīti saulespuķu hibrīdi, kuru sēklas satur vairāk nekā 50% eļļas un ir imūnas pret vairākām slimībām.

Hibridizācijas ceļā iegūtas ziemcietīgas šķirnes ziemas kvieši, ar augstu olbaltumvielu saturu (pēc krustošanās ar ziemas rudziem). Ir atklāta savvaļas kviešu suga, kas ir imūna pret mīksto kviešu slimībām. Plānots izveidot jaunus hibrīdus šādu vērtīgu īpašību nodošanai.

Kartupeļi ir pastāvīgi pakļauti vēlīnajai puvi, nematodēm un Kolorādo kartupeļu vabolēm. Lai kultivētos kartupeļus padarītu izturīgus pret nelabvēlīgiem faktoriem, tos krusto ar savvaļas kartupeļiem. Šādi hibrīdi arī ir kļuvuši agri nogatavojušies un ir labāk panesami zema temperatūra, var dzemdēt divas reizes gadā.

Lopkopības speciālisti izmanto pašu hibridizāciju un krustošanās hibridizāciju, kas rada pēcnācējus, kas spēj krustoties un dzemdēt pēcnācējus. Īsti hibrīddzīvnieki ļoti reti izrādās auglīgi, kas rada daudzas problēmas to turpmākajā audzēšanā.

Dzīvniekiem hibrīdu iegūšanas process ir sarežģīts vairāku faktoru dēļ:

• Dažādas dzīvnieku reproduktīvo orgānu struktūras;
• spermas nāve sieviešu dzimumorgānos;
• dzimumšūnu saplūšanas akta trūkums;
• zigotas attīstības traucējumi agrīnā stadijā.

Lai pārvarētu radušos šķēršļus, audzētāji sāka izmantot mākslīgo apsēklošanu. Bet problēmas ar iegūtās paaudzes neauglību joprojām ir aktuālas līdz šai dienai. Izšķir pilnīgu pēcnācēju neauglību, kad abi dzimumi ir neauglīgi, un daļēju neauglību, kad viens dzimums nespēj vairoties. Visbiežāk tēviņi ir neauglīgi, tad mātītes tiek krustotas ar sākotnējās sugas pārstāvjiem. Bet šajā gadījumā tiek zaudētas dažas hibrīda vērtīgās īpašības.

Tāla dzīvnieku hibridizācija notika senos laikos, šādu hibrīdu piemēri: mūļi (zirga un ēzeļa krustojums) un zirgi (ēzeļa un ērzeļa krustojuma rezultāts), tie izcēlās ar savu izturību un spēku. Sarlyks - dzimuši no jakiem un govīm, tiek novērtēti ar augstu tauku saturu pienā.

Dzīvnieku attālinātā hibridizācija

Hibrīddzīvnieki parasti ir labāki par vecāku sugām, tas izpaužas kā paaugstināta veiktspēja, produktivitāte utt.

Saimniecībās iecienītas ir jaunas cūku šķirnes, kas iegūtas, krustojot mājas cūku un savvaļas cūku. Iegūtais hibrīds ātri pielāgojās dažādi apstākļi dzīvību, ir kļuvis par vērtīgu gaļas avotu.

Distances hibridizācijas būtība

Ļauj iegūt jaunas dzīvnieku un augu šķirnes, kas ir vērtīgākas cilvēkiem. Zirga un ēzeļa hibrīdi - mūļi - izceļas ar lielu izturību, spēcīgu uzbūvi un paredzamo dzīves ilgumu; jaku un liellopu hibrīdi ir pārāki līdzīgas sugas pēc svara un nobarošanas spējas; hibrīdi vienkupru un baktrijas kamielis pārsniedz sākotnējās sugas izmēru un veiktspējas ziņā. Tāpēc, lai iegūtu šādus hibrīdus, starpsugu krustošana ir veikta kopš seniem laikiem.

Mājdzīvnieku šķērsošana ar savvaļas senči rada auglīgus pēcnācējus, un tos var izmantot vaislas vajadzībām. M. F. Ivanovs, krustojot smalkās vilnas aitas ar vienu no savvaļas aitu pasugām (muflonu), ieguva jaunu kalnu merino šķirni. Kazahstānas archaromerino ieguva arī, krustojot smalkās vilnas aitas ar savvaļas aitas(ārgali). Liellopu krustošanas rezultātā ar kuprīšu (zebu) tika iegūtas vērtīgas piena lopu grupas.

Vaislai ir nozīme daudzveidības saglabāšanā organiskā pasaule. Kad 20. gadsimta sākumā. Eiropā tika saglabāti tikai daži sumbru eksemplāri, tāpēc, lai glābtu sugu, sumbri tika krustoti ar sumbri. Šobrīd Prževaļska zirgs, iespējams, jau ir pazudis no dabas. Vairākas šo dzīvnieku grupas ir saglabājušās zooloģiskajos dārzos un Askania-Nova dabas rezervātā. Lai saglabātu sugu un saglabātu dzīvnieku heterozigotiskumu, tiek veikta atsevišķu indivīdu apmaiņa starp zooloģiskajiem dārziem PSRS, Čehoslovākijā un ASV. Hibridizācija tika veikta ar mājas zirgu un hibrīdi ar savvaļas zirgu.