Er det mulig å skape fruktbare fjerntliggende? Fjernhybridiseringsmetode

Polyploidi og fjernhybridisering i planteavl. Mange kulturplanter er polyploide, det vil si at de inneholder mer enn to haploide sett med kromosomer. Blant polyploidene er mange grunnleggende matvekster: hvete, poteter, havre. Siden noen polyploider er svært motstandsdyktige mot ugunstige faktorer og har god produktivitet, er bruken av dem i avl berettiget.

Det finnes metoder som gjør det mulig å eksperimentelt skaffe polyploide planter. Bak i fjor Med deres hjelp ble polyploide varianter av rug, bokhvete og sukkerroer laget.

Fjernhybridisering, dvs. kryssende planter som tilhører forskjellige typer og til og med slekter, er lovende for etableringen av helt nye planteformer. Imidlertid er førstegenerasjonshybrider vanligvis sterile. Årsaken til infertilitet er et brudd på konjugasjonen av kromosomer i meiose. Polyploidisering av fjerne hybrider fører til gjenoppretting av fruktbarhet på grunn av normalisering av den meiotiske prosessen. For første gang skapte den innenlandske genetikeren G.D. Karpechenko i 1924 en fruktbar kål-bringebærhybrid basert på polyploidi (fig. 50). Kål og reddik i det diploide settet har 18 kromosomer hver (2n=18).

Ris. 50. Prosessen med å overvinne infertiliteten til en interspesifikk hybrid basert på polyploidisering (kål-reddikhybrid)

Følgelig bærer kjønnscellene deres 9 kromosomer (haploid sett). En hybrid av kål og reddik har 18 kromosomer. Kromosomsettet består av 9 "kål" og 9 "sjeldne" kromosomer. Denne hybriden er steril, siden kromosomene til kål og reddik ikke konjugerer, så prosessen med kjønnscelledannelse kan ikke fortsette normalt. Som et resultat av en dobling av antall kromosomer inneholdt den sterile hybriden to komplette (diploide) sett med reddik- og kålkromosomer (2n=36).

Som et resultat oppsto det normale forhold for meiose: kål- og reddikkromosomer ble konjugert med hverandre, henholdsvis. Hver gamete bar ett haploid sett med reddik og kål (9+9=18).

Zygoten hadde igjen 36 kromosomer; hybriden ble fruktbar.

Brødhvete er en naturlig polyploid som består av seks haploide sett med kromosomer beslektede arter frokostblandinger I prosessen med fremveksten spilte fjern hybridisering og polyploidi en viktig rolle.

Ved å bruke metoden for polyploidisering skapte innenlandske oppdrettere en rughveteform som ikke tidligere hadde blitt funnet i naturen - triticale. Opprettelsen av triticale, en ny type korn med enestående kvaliteter, er en av de største prestasjonene innen avl. Den ble utviklet ved å kombinere kromosomkompleksene til to ulike slekter- hvete og rug. Triticale er overlegen begge foreldrene i utbytte, næringsverdi og andre kvaliteter. Når det gjelder motstand mot ugunstige jordklimatiske forhold og de farligste sykdommene, er den overlegen hvete, ikke dårligere enn rug.

For tiden skaper genetikere og oppdrettere nye former for korn, frukt og andre avlinger ved bruk av fjern hybridisering og polyploidi.

Polyploidi og fjernhybridisering hos dyr. Polyploidi hos dyr er sjelden i naturen. Hos noen typer husdyr er det imidlertid mulig. Den berømte innenlandske vitenskapsmannen B.L. Astaurov var den første som skapte polyploide former silkeorm. Han fulgte en vei som ligner den som ble foreslått av G.D. Karpechenko. Ved å bruke fjern hybridisering og polyploidi skapte han fullstendig ny uniform silkeorm, som kombinerer kromosomer av to forskjellige arter i genomet. Dette arbeidet er utvilsomt blant de strålende prestasjonene til moderne biologi.

Kunstig mutagenese og dens betydning i avl. Rett etter at det ble vist at eksponering for røntgenstråler øker hastigheten på mutasjonsprosessen kraftig og forårsaker en masse nye mutasjoner, begynte genetikere å utvikle metoder kunstig produksjon mutasjoner for seleksjonsformål. Ulike typer er i dag mye brukt som mutagener, det vil si midler som forårsaker mutasjoner. ioniserende stråling(røntgenstråler, gammastråler, termiske og raske nøytroner, ultrafiolett) og spesielle kjemiske forbindelser.

I de fleste tilfeller er mutasjoner som oppstår i organismer under påvirkning av mutagener ugunstige for deres bærere. Men sammen med mutasjoner som kraftig reduserer levedyktigheten, er det også de som kan være av interesse for seleksjon.

Kunstig mutagenese, det vil si en menneskekontrollert prosess for forekomst av mutasjoner, brukes med suksess i avl av planter og mikroorganismer. Bruken av denne metoden har vist seg å være spesielt effektiv når den brukes på en rekke mikroorganismer: sopp, gjær, alger og bakterier. Mikroorganismer er mye brukt i Mat industri, i produksjon av medisiner, biologisk aktive stoffer, samt i produksjon av dyrefôr. Bruksområdene deres utvides stadig. Spesielt ved bruk av kunstig mutagenese er det oppnådd muggsopp som produserer antibiotika tusenvis av ganger mer effektivt enn de opprinnelige formene. Betydningen av antibiotika er velkjent: de redder livet til millioner av mennesker. Bruken av kunstig mutagenese i avl har ført til dannelsen av svært produktive stammer av mikroorganismer - produsenter av vitaminer, aminosyrer, proteiner, som brukes aktivt i medisin og jordbruk. Den fremtidige rollen til mikroorganismer i ulike bransjer menneskelig liv vil uunngåelig øke, noe som vil øke betydningen av seleksjon og genetikk til mikroorganismer ytterligere.

Takket være bruken av mutagener oppstår mutante former av planter som beholder de verdifulle egenskapene til formen eller sorten og samtidig forbedrer egenskapene som er spesielt interessante for oppdrettere.

Bare i sjeldne tilfeller kan en mutant plante umiddelbart bli stamfar til en variasjon. I de fleste tilfeller tjener slike planter som materiale som kan brukes til å lage varianter gjennom hybridisering og seleksjon. Dermed er kunstig mutagenese viktig og effektiv i arsenalet av metoder som brukes i moderne avl.

Et eksempel på effektiviteten til den kunstige mutagenesemetoden er vårhvetesorten Novosibirskaya-67, opprettet ved Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Denne varianten ble oppnådd på grunnlag av en mutantform som oppsto under påvirkning av røntgenbehandling av frø av hvetesorten Novosibirskaya-7. Novosibirskaya-67-sorten er preget av et forkortet og fortykket strå, som et resultat av at motstanden mot losji har økt betydelig. Han er i stand til Vest-Sibir gir et utbytte på opptil 30-40 c/ha og har høye bakeegenskaper.

1. Hvorfor fører fjernhybridisering til hybrid infertilitet?
2. Hva vet du om bruken av polyploidi i avl?
3. Er det mulig å lage fruktbare fjernhybrider hos dyr?
4. Forklar mekanismen for kunstig mutagenese og dens molekylære grunnlag.
5. Tenk deg at du er en oppdretter. Din oppgave er å utvikle en ny hvetesort med høy avkastning basert på kunstig mutagenese. Fortell oss om rekkefølgen til arbeidet ditt og avslør innholdet.

Krysning av organismer som tilhører forskjellige arter og slekter kalles fjernhybridisering.

Fjernhybridisering er delt inn i interspesifikke Og intergenerisk. Eksempler interspesifikk hybrid isering - kryssing av myk hvete med durumhvete, solsikke med jordskokk, vanlig havre med bysantinsk havre, etc. Kryss av hvete med rug, hvete med hvetegress, bygg med elymus og andre refererer til intergenerisk hybridisering. Hensikten med fjernhybridisering er å skape planteformer og varianter som kombinerer egenskapene og egenskapene til forskjellige arter og slekter. I praktiske og teoretiske termer er det av eksepsjonell interesse, siden fjerne hybrider svært ofte utmerker seg ved økt vekst- og utviklingskraft, store frukter og frø, vinterhardhet og tørkebestandighet.

Fjernhybridisering er av stor betydning for å skape varianter som er motstandsdyktige mot sykdommer og skadedyr.

Fjernhybridisering har en historie på mer enn to århundrer. Den første fjerne hybrid mellom to typer tobakk ble oppnådd i 1760 av I. Kelreuter. Siden den gang har problemet med fjernhybridisering konsekvent tiltrukket seg oppmerksomheten til mange fremtredende botanikere, genetikere og oppdrettere rundt om i verden. Et stort bidrag til utviklingen av teorien og praksisen for fjernhybridisering ble gitt av I. V. Michurin, som basert på denne metoden opprettet stort antall nye varianter og former for fruktplanter.

Sovjetiske oppdrettere var de første i verden som i stor grad brukte fjernhybridisering av planter, og landet vårt regnes med rette som sitt hjemland. På tjuetallet, ved Research Institute of Agriculture of the South-East, krysset G. K. Meister myk hvete med durumhvete og høsthvete med rug og oppnådde den første hybrid varianter. I 1930 var N.V. Tsivdga ved "Giant"-statsgården den første i verden som krysset hvete med hvetegress.

Fjernhybridisering møter store vanskeligheter. De er assosiert med dårlig kryssbarhet eller ukryssbarhet av forskjellige arter og slekter og steriliteten til de resulterende førstegenerasjonshybridene.

En rekke måter å overvinne ukryssbarheten til planter under fjernhybridisering ble foreslått av I. V. Michurin. Når han skaffet hybrider mellom eple og pære, kirsebær og fuglekirsebær, kvede og pære, aprikos og plomme, brukte han en blanding av pollen. Tilsynelatende fremmer sekresjonene av forskjellige pollen som påføres stigmaene til blomstene til morplanten spiring av pollen fra den pollinerende arten.

I noen tilfeller ble spiring av pollen fra farplanten stimulert ved tilsetning av pollen fra morplanten. Så når du krysser en rose med en nype, kunne ikke I.V. Michurin få frø. Når rosepollen ble tilsatt nypepollen, ble det dannet frø, og hybridplanter vokste fra dem.

For å utvikle vinterharde ferskenvarianter, bestemte I.V. Michurin seg for å krysse kultiverte ferskensorter med en vinterherdig form for villmandel-belgfrukter. Men han klarte ikke å skaffe frø fra en slik kryssing. Så gjennomførte han en foreløpig kryssing av bønnefrøplantene med den ville David-ferskenen. Resultatet ble en hybrid, som han kalte mellomleddet. Den hadde tilstrekkelig vinterhardhet og krysses lett med dyrkede ferskensorter. Denne metoden for trinnkryssing under hybridisering forskjellige typer planter kalles formidlermetoden.

Under fjernhybridisering utføres kryssinger i stor skala, siden med et lite antall pollinerte blomster kan det oppstå en misforståelse om ukryssbarheten til visse arter eller slekter av planter. Interspesifikke og intergeneriske hybrider av første generasjon er som regel sterile eller har svært lav fruktbarhet, selv om deres vegetative organer kan være godt utviklet.

Årsakene til infertiliteten til førstegenerasjons hybrider av fjerne kryss er som følger:

• underutvikling av generative organer. Oftest er mannlige generative organer - støvknapper - underutviklet, noen ganger åpnes de ikke engang. Kvinnelige reproduktive organer er ofte sterile;
• meiotisk lidelse. Under dannelsen av kjønnsceller er dårlig eller feil konjugering av kromosomer av forskjellige arter mulig. I dette tilfellet er to tilfeller mulig.

1. Krysset arter har annet nummer kromosomer. For eksempel er art A (2n=14) krysset med art B (2n=28). I førstegenerasjonshybrider vil antallet kromosomer være 21. Under gametogenese dannes det 7 par bivalente og 7 univalente. Univalente kromosomer er ujevnt fordelt mellom de resulterende gametene. I dette tilfellet vil gameter med et annet antall kromosomer dannes - fra 7 til 14.

2. Kryssede arter har samme antall kromosomer, men på grunn av deres strukturelle forskjeller kan konjugasjonen mellom dem bli forstyrret. Under meiose, som i det første tilfellet, skiller ikke-homologe kromosomer seg feil. Som et resultat av dette fenomenet observeres også mer eller mindre uttalt sterilitet av hybridene.

For å overvinne infertiliteten til fjerne hybrider av den første generasjonen, brukes følgende teknikker.

1. Pollinering med pollen fra en av foreldrene. Dette er en av de mest brukte metodene og gir i de fleste tilfeller gode resultater. Ulempen ligger i tilbakeføringen i påfølgende hybridgenerasjoner av egenskapene og egenskapene til forelderen hvis pollen ble brukt til re-pollinering.

2. Pollinering med pollen av første generasjons planter. Med stor arbeidsskala og mangfold foreldreskjemaer blant førstegenerasjonshybrider er det vanligvis få planter med fruktbart pollen. De brukes til å pollinere sterile planter av samme generasjon. Samtidig er tilbakegangen til foreldreformenes egenskaper mye svakere.

3. Behandling av spirende frø med kolkisinløsning for å doble antall kromosomer. Denne metoden lar deg motta store mengder fruktbare amfidiploide former med et balansert antall kromosomer.

Hvis du finner en feil, merk en tekst og klikk Ctrl+Enter.

Når forskjellige arter krysses, er avkommet vanligvis sterilt. Dette skyldes at antallet kromosomer varierer mellom arter. Ulike kromosomer kan ikke pare seg normalt under meiose, og de resulterende kjønnscellene mottar ikke et normalt sett med kromosomer. Imidlertid, hvis en genomisk mutasjon oppstår i en slik hybrid, som forårsaker at antall kromosomer dobles, fortsetter meiose normalt og produserer normale kjønnsceller. I dette tilfellet får hybridformen evnen til å reprodusere og mister evnen til å blande seg med foreldreformer.

Dyr av arter som er nær hverandre i systematiske termer, blander seg som regel lett og produserer fruktbare avkom. I noen hybrider er ett kjønn (vanligvis hann) infertilt. Som et resultat av parring av representanter for arter som er fjernere fra hverandre, oppnås helt sterile hybrider. Til slutt, dyr av arter som er for langt fra hverandre er i det hele tatt ikke i stand til å hybridisere det er umulig å få hybrider fra dem. En slik gradvis overgang fra absolutt sterilitet til helt normal fruktbarhet, som er nært knyttet til den større eller mindre fylogenetiske nærheten til forskjellige arter og likheten mellom de seksuelle elementene til parrede organismer, ble studert i detalj av Charles Darwin. Inkompatibiliteten til mange arter og steriliteten til enkelte hybrider av ville dyr kan, ifølge Charles Darwin, elimineres ved domestisering. Noen arter som ikke blander seg i naturen, etter domestisering, produserer avkom når de krysses.

Å gjennomføre hybridisering er forbundet med store vanskeligheter. Årsaker som gjør hybridisering vanskelig:

En forskjell i strukturen til kjønnsorganene, som kompliserer paringshandlingen.

Mangel på seksuell refleks hos en hann av en art mot en hunn av en annen art.

Uoverensstemmelse mellom paringstider hos dyr av forskjellige arter (spesielt ville).

Dårlig levedyktighet eller død av sæd fra dyr av en art i kjønnsorganene til hunner av en annen art.

Mangelen på reaksjon av sædceller på egget til en hunn av en annen art og dermed umuligheten av befruktning.

Død av zygoten (hvis den er dannet) helt i begynnelsen av utviklingen.

Ufruktbarhet av mange hybrider, fullstendig eller delvis.

Fullstendig infertilitet er forbundet med annet sett og strukturen til kromosomer, på grunn av den store ulikheten - ikke-homologitet og dannelsen av ikke-levedyktige gameter.

Delvis infertilitet er assosiert med et brudd på den hormonelle reguleringen av spermatogenese (ett kjønn er infertilt, hos pattedyr vanligvis menn).

For tiden har forskere utviklet en rekke metoder for å overvinne ukryssbarheten til individuelle arter. Disse inkluderer:

Transfusjon av blod fra en art til en annen.

Blanding av sæd fra forskjellige arter.

Anvendelse av gjensidig kryssing.

Bruk hormonelle legemidler.

Bruk av spesielle spermfortynningsmidler.

Opprettelse nødvendige forhold for å skaffe og oppdra avkom.

Den raske utviklingen av cytogenetikk i disse dager har gjort det mulig å studere mer detaljert de cytogenetiske årsakene til infertilitet hos hybrider. De kan deles inn i tre grupper:

a) avvik i antall kromosomer i karyotypen;

b) morfologiske strukturelle forskjeller i strukturen til kromosomer;

c) en endring i gensammensetning som ikke påvirker oppførselen til kromosomer eller deres morfologi.

For tiden har forskere utviklet en rekke metoder for å overvinne ukryssbarheten til individuelle arter. Disse inkluderer: blodtransfusjon av dyr av en art til en annen, blanding av sædceller fra individer av forskjellige arter, bruk av gjensidig (rygg)kryssing, hormonelle medisiner. , bruk av spesielle spermfortynningsmidler, gonadetransplantasjon, skaper de nødvendige forholdene for å skaffe og oppdra avkom. Eksperimenter har vist at unge hunner oftere gir opphav til hybridavkom: en større evne til å hybridisere og føde fruktbare avkom observeres hos de individene som selv ble oppnådd som et resultat av kryssing.

Det er fastslått at i tilfeller der det er seksuelle forskjeller i manifestasjonen av sterilitet eller levedyktighet til hybrider, vises de oftere i det heterogametiske kjønnet til hybridhanner (y) enn i det homogametiske kvinnelige (xx) kjønn. Åpenbart påvirkes dette fenomenet av cytoplasmatisk arv og morseffekten i arven av egenskaper, som kan brukes ved valg av par for kryssing, under hensyntagen til foreldrenes kjønn (gjensidig seleksjon). Rask utvikling av genetikk, molekylbiologi, bioteknologi, gen- og celleteknologi vil nå gjøre det mulig i nær fremtid å fullstendig løse problemet med infertilitet under fjernhybridisering av dyr.

De mest lovende metodene for å løse dette problemet kan betraktes som genetiske og celleteknikk, hybridisering av somatiske celler (ultrahybridisering), eksperimentell polyploidi, etc. Ved hybridisering av somatiske celler i vevskultur var det mulig å transplantere embryonale somatiske celler av storfe og nordlig mink. Cellehybridisering gjøres praktisk talt slik: ubeslektede celler fra to organismer, nyttige egenskaper som det er ønskelig å kombinere under kryssing, dyrkes på et kunstig næringsmedium, deretter blandes kulturen. Under visse forhold smelter noen celler sammen. Prosessen med dannelse av hybridsystemer fra celler er fortsatt kaotisk. Men ettersom denne metoden er forbedret, bør det forventes at somatisk cellehybridisering i vevskultur vil bli brukt som en eksperimentell modell for interartshybridisering hos dyr.

Lovende nye metoder for å overvinne infertilitet under dyrehybridisering inkluderer skade på kromosomer av fysiske og kjemiske mutagener, samt bruk av mikrodoser av biologisk aktive forbindelser av supermutagener. Spesiell betydning tilegne seg bioteknologiske metoder, skaffe transgene dyr, kimærer, kloning av genotypen til verdifulle dyr.

Krysning mellom organismer som tilhører forskjellige arter eller slekter kalles fjernhybridisering. Dens rolle i teoretisk forskning og praktisk jobb veldig viktig. Studiet av arven til forskjellige karakterer ved kryssing av forskjellige arter gjør det mulig å avsløre viktige mønstre i utviklingen av planter og dyr. Målet med fjernhybridisering er å skape individer som kombinerer verdifulle egenskaper og egenskaper til forskjellige arter. Hybridisering av kultiverte arter med representanter for ville utføres, samt kryssing av planter som tilhører forskjellige kultiverte arter eller slekter. Analyse av ulike typer hybridisering indikerer at den mest vellykkede var intra- og interspesifikk, noe som resulterte i etableringen av nye raser av husdyr.

Fjernere hybridisering av husdyr har hatt liten suksess på grunn av infertiliteten til hybrider, som er assosiert med kjønnsgenetikk forårsaket av heterogene kromosomer. Når det gjelder andre representanter for dyreverdenen, er interspesifikke kryssinger kjent i familiene til hunder, mustelider og harer. Hybridiseringen av hunder og grå ulv både i direkte og omvendte kombinasjoner - hybrider er fruktbare, og arver hovedsakelig egenskapene til en ulv. De samme resultatene ble oppnådd i tilfeller med nordlige, skoglige (vestlige), meksikanske gråulver.

Det er hybrider av hunden med prærieulven, med coyoten, den asiatiske sjakalen og villhunden Dingo. Bildet er noe annerledes for hybrider av en hund og en rev, som er lenger langs familiestigen (en annen slekt). Her er det mangel på seksuell aktivitet hos rev og vix. Hybridisering i mustelidae-familien er svært viktig, da dette er en måte å skaffe nye pelsdyr på. Parringer av skog- og steppeilder, hermelin og stang, stein- og furumår, furumår og sobel var vellykket. Pelsproduksjonen til hybridene var bedre enn de opprinnelige formene. Et forsøk på å krysse en ilder og en mink ved bruk av kunstig inseminasjon ga ikke resultater. Intraspesifikk hybridisering av Zaitsev-familien fortsetter med suksess. I naturen er det kjent hybrider mellom brunharen og hvitharen, alpeharen. Når det gjelder parringen av en brun hare med en tamkanin, er dataene her motstridende, selv om det har vært hybrider fra en hare og en kanin. Fertile interspesifikke hybrider oppnås lett i kamelfamilien - mellom en-puklet og Bakterisk kamel(Figur 1), glama lama og alpakka med vill guanaco og vicuna. Når det gjelder intergenerisk hybridisering av en lama og en kamel, er det ingen positive resultater ennå, selv om dens gjennomførbarhet er åpenbar (det forventes å oppnå hybrider større enn en lama med ull beste kvalitet enn kameler).

Av de tallrike hjortfamilien er domestisert reinsdyr og like ved denne ligger sikahjorten. Tilsvarende arbeid utføres med europeisk elg. Hybridisering har vært vellykket: rød x sika hjort, sika hjort x wapiti, sika x askansk steppe hjort. Fjernere hybrider Axis x Europeisk hjort, Axis x Europeisk dåhjort, elg x elg, elg x kronhjort er mindre vellykkede og noe informasjon om deres produksjon er svært tvilsomt.

Polyploidi og fjernhybridisering av planter

Hos planter er en av formene for arvelig variabilitet polyploidi. Mange av de dyrkede plantene (sammenlignet med beslektede ville arter) er polyploide. Disse inkluderer hvete, poteter og noen varianter av sukkerroer.

Innen genetikk og avl er det nå utviklet en rekke metoder for eksperimentell produksjon av polyploider. Mange polyploider, sammenlignet med de opprinnelige (diploide) formene, har kraftigere vekst og høyere utbytte. De siste årene har eksperimentelt oppnådde polyploide sukkerroer blitt utbredt (inkludert i Sovjetunionen). Polyploid bokhvete er økonomisk lovende.

En av de lovende måtene å få nye produktive former for dyrkede planter på er fjernhybridisering. Vanligvis skjer kryssing innenfor en art. Noen ganger er det mulig å få hybrider mellom forskjellige plantearter fra samme slekt og til og med arter som tilhører forskjellige slekter. For eksempel er det hybrider av rug og hvete, hvete og villgress Aegilops og noen andre. Imidlertid viser slike fjerne hybrider seg i de fleste tilfeller å være sterile. Faktisk, hvis interspesifikke hybrider reproduserte og etterlot avkom, ville eksistensen av arter i naturen bli umulig, siden hybridiseringsprosessen ville slette grensene mellom dem.

Hva er årsakene til infertiliteten til fjerne hybrider? Disse årsakene er varierte. Vi vil kun angi de viktigste. I de fleste tilfeller, i fjerne hybrider, forstyrres det normale modningsforløpet til kjønnsceller. Kromosomene til begge foreldreartene viser seg å være så forskjellige at prosessen med meiose blir forstyrret. Kromosomer er ikke i stand til å konjugere, og som et resultat oppstår ikke en normal reduksjon i antallet. Disse bruddene viser seg å være enda mer betydningsfulle når de kryssende artene er forskjellige i antall kromosomer (for eksempel er det diploide antallet kromosomer i rug 14, i brødhvete - 42). Men selv med samme antall kromosomer av den kryssede arten, blir det normale forløpet av meiose under fjern interspesifikk hybridisering ofte forstyrret.

Finnes det metoder for å gjenopprette fruktbarheten til fjerne hybrider? En av fremragende prestasjoner moderne genetikk og seleksjon har resultert i utviklingen av måter å overvinne infertiliteten til interspesifikke hybrider, noe som i noen tilfeller fører til gjenoppretting av deres normale reproduksjon.

Dette ble først oppnådd i 1924 av den sovjetiske genetikeren G.D. Karpechenko når du krysser reddik og kål. Begge disse artene har (i det diploide settet) 18 kromosomer. Følgelig bærer kjønnscellene deres 9 kromosomer (haploid sett). Hybriden har 18 kromosomer, men den er helt steril, siden de "sjeldne" og "kål" kromosomene ikke konjugerer med hverandre, og derfor kan ikke prosessen med meiose forløpe normalt. G.D. Karpechenko klarte å doble antallet kromosomer til hybriden. Som et resultat hadde hybridorganismen 36 kromosomer, bestående av to komplette diploide sett med reddik og kål. Dette skapte normale muligheter for meiose, siden hvert kromosom hadde et par. "Kål"-kromosomene ble konjugert med "kål"-kromosomene, og de "sjeldne" kromosomene med de "sjeldne" kromosomene. Hver gamete bar ett haploid sett med reddik og kål (9 + 9 = 18). Zygoten inneholdt igjen 36 kromosomer. Dermed ble den resulterende interspesifikke hybrid fruktbar. Hybriden delte seg ikke i foreldreformer, siden kromosomene til reddik og kål alltid havnet sammen. Denne nyskapte plantearten var verken reddik eller kål.

Belgene inntok en slags mellomposisjon og besto av to halvdeler, hvorav den ene lignet en kålbelg, den andre en reddik. Fjernhybridisering kombinert med dobling av antall kromosomer (oppretting av et polyploid) førte til fullstendig gjenoppretting av fruktbarhet.

Det er mange kulturplanter skapt som et resultat av fjern hybridisering. La oss peke på noen av dem. Som et resultat av mange års arbeid, akademiker. N.V. Tsitsin og hans samarbeidspartnere oppnådde verdifulle varianter av korn basert på hybridisering av hvete med et flerårig ugress - hvetegress. Blant dem er det flerårig hvete, som ikke trenger å bli sådd hvert år, fordi jordstengler overvintrer, som hvetegress. Det er av stor praktisk interesse for landbruket. Metoden for fjernhybridisering har funnet bred anvendelse i fruktdyrking, spesielt som et resultat av arbeidet til I.V.

Michurin-metoden

Ivan Vladimirovich Michurin, en fremragende sovjetisk vitenskapsmann og oppdretter, viet 60 år med hardt arbeid til utviklingen av nye varianter av frukttrær og andre kulturplanter. Arbeidet hans begynte tilbake på 70-tallet av forrige århundre i en liten barnehage i byen Kozlov (nå Michurinsk) i den tidligere Tambov-provinsen.

Utvid forskningen til I.V. Michurin var i stand til å gjøre det først etter oktoberrevolusjonen, da barnehagen hans ble omgjort til en stor statlig institusjon. V.I. var interessert i Michurins aktiviteter. Lenin, som la stor vekt på det. M.I. Kalinin besøkte Michurins barnehage og bidro på alle mulige måter til arbeidet hans.

I.V. Michurin kom ikke umiddelbart til de metodene og synspunktene som førte til stor suksess. I den første perioden av sin aktivitet brukte han mye tid og krefter på eksperimenter med enkel akklimatisering (tilvenning) av sørlige varianter til det relativt harde klimaet i Tambov-provinsen med kalde vintre. Disse forsøkene var mislykkede. Alle sørlige varianter frøs om vinteren.

Overbevist om nytteløsheten til den enkle akklimatiseringsmetoden, har I.V. Michurin begynte å utvikle nye metoder for å endre naturen til planter.

Verkene til I.V Michurin ligger i en kombinasjon av tre hovedmetoder: hybridisering, seleksjon og påvirkning av miljøforhold på utvikling av hybrider(deres "utdanning" i ønsket retning).

Mye oppmerksomhet til I.V. Michurin ga oppmerksomhet til utvalget av innledende foreldreformer for hybridisering. Han brukte krysning av lokale frostbestandige varianter med de beste sørlige. De resulterende frøplantene ble utsatt for streng seleksjon. I.V. Michurin inneholdt hybridene oppnådd på denne måten i relativt harde forhold uten å gi dem rik jord. I.V. Michurin påpeker muligheten for å kontrollere dominansen av egenskaper under utviklingen av en hybrid, og påvirkningen av eksterne faktorer på dominans er effektiv bare i de tidlige stadiene av hybridutvikling. Variantene oppnådd ved denne metoden inkluderer for eksempel Slavyanka-epletreet, avlet som et resultat av hybridiseringen av Antonovka med den sørlige varianten Ranet-ananas.

Av spesiell betydning ved valg av foreldreformer for hybridisering I.V. Michurin la vekt på kryssing av geografisk fjerne former som ikke vokser i området hvor hybridisering finner sted. Han skrev om dette: "Jo lenger parene av kryssede produsentplanter er atskilt fra hverandre i stedet for hjemlandet og miljøforholdene, desto lettere er det for hybridfrøplantene å tilpasse seg miljøforholdene i et nytt område." På denne måten I.V. Michurin skapte en rekke førsteklasses varianter av frukttrær. Disse inkluderer Bellefleur-kinesisk epletresorten, oppnådd som et resultat av hybridiseringen av det kinesiske epletreet opprinnelig fra Sibir og den amerikanske sorten Bellefleur yellow. Chinawort er preget av frosttoleranse og sykdomsresistens, Bellefleur er preget av bemerkelsesverdig smakskvaliteter frukt Mottok I.V. Michurin, den nye sorten utmerker seg med utmerket smak og betydelig frostbestandighet.

Den kjente Michurin-pæresorten Bere winter Michurina ble oppnådd som et resultat av hybridisering av vill Ussuri-pære og den sørfranske varianten Bere-royal.

Blant "utdanningsmetodene" utviklet av I.V. Michurin, det bør påpekes mentor metode. Dens essens koker ned til det faktum at egenskapene til den utviklende hybriden endres under påvirkning av scion eller rotstokk. Denne metoden ble brukt av Michurin i to versjoner.

Den første av dem kokte ned til det faktum at hybridfrøplanten fungerte som en scion og ble podet på en voksen fruktbærende plante (rotstokk), i retning av hvis egenskaper det var ønskelig å endre egenskapene til hybriden.

Den andre versjonen av mentormetoden var at en stikling fra sorten i den retning det var ønskelig å endre egenskapene til hybriden ble podet inn i kronen på en ung hybridfrøplante, som i dette tilfellet fungerte som en grunnstamme.

Mentormetoden ble brukt av I.V. Michurin, for eksempel når du lager den allerede nevnte eplesorten Bel Fleur-kinesisk. I det første året med frukting av hybridene som ga opphav til sorten, viste det seg at de når det gjelder fruktkvalitet avviker mot Kitayka, som har små sure frukter. For å endre den videre utviklingen av hybriden i ønsket retning, ble Bellefleur-stikklinger podet inn i kronen av unge hybrider, under påvirkning av hvilke dannelsen av hybridegenskapen i de påfølgende årene gikk mot å oppnå de høye smakskvalitetene til Bellefleur. Denne metoden ble brukt av I.V. Michurin og når du lager noen andre varianter, men bred applikasjon han mottok den ikke. Mentorens innflytelse bør åpenbart betraktes som en endring i egenskapen til dominans under utviklingen av hybriden. I dette tilfellet fremmet mentoren det fenotypiske uttrykket (dvs. dominans) av gener hentet fra Bellefleur-varianten.

I sitt arbeid har I.V. Michurin brukte også fjern hybridisering - kryssing mellom forskjellige arter og til og med slekter, og oppnådde dermed flere verdifulle nye fruktavlinger.

Han skaffet hybrider av bjørnebær og bringebær, plommer og sloe, rogne og sibirsk hagtorn, etc.

De fleste av de mottatte I.V. Michurin-varianter var komplekse heterozygoter. For å bevare egenskapene deres reproduserte de seg vegetativt: ved lagdeling, poding osv.



Fjernhybridisering er en kryssing der de utvalgte parene tilhører forskjellige arter eller slekter, det vil si at de er fjernt fra hverandre ikke geografisk, men relatert.

Målet med fjernhybridisering er å oppnå individer som kombinerer verdifulle egenskaper og egenskaper til forskjellige arter. De utfører hybridisering av både planter og dyr. Det spiller en spesiell rolle i evolusjon og seleksjon.

Det er to typer: interspesifikk (myk og durumhvete) og intergenerisk (hvete og rug).

I prosessen med å produsere hybrider står oppdretteren stadig overfor en rekke problemer. De viktigste:

• Vanskeligheter med å krysse genetisk forskjellige arter;
• de resulterende hybridfrøene spirer ikke;
• Første generasjons hybrider er sterile.

Årsakene til denne typen problemer:

• Pollen slår ikke rot på stigmaet til en annen plantesort;
• pollen slår rot, men pollenrør spirer sakte og kan ikke nå embryoposen;
• mangel på befruktning;
• etter vellykket befruktning fryser embryoer ofte på stadiet av flere celler;
• med normal utvikling av embryoet, kan ikke-spirende frø dannes;

Årsaker til infertilitet hos hybrider:

1. Infertilitet oppstår gjennom mismatch av kromosomsett, mangel på konjugering av homologe kromosomer og forstyrrelse av fasene til meiose. Som et resultat er dannelsen av kjønnsceller ikke mulig.
2. Underutvikling av reproduktive organer. Ofte er det utilstrekkelig utvikling av mannlige reproduktive organer - støvknapper; Sterilitet hos kvinner er også vanlig.

Fjernhybridisering av planter

Betingelser for utseendet til fruktbare avkom:

1. Kryss med en av foreldrene. Det brukes oftest og er svært effektivt, men neste avkom får tilbake noen av egenskapene til foreldrene.
2. Kryss med representanter for første generasjon. Det forekommer fortsatt under storstilt arbeid. en liten mengde planter som er i stand til å befrukte.
3. Bruk av kolkisin for å lage polyploide former. Lar deg doble kromosomsettet, noe som lar cellene fullføre alle faser av meiosen.

Fjernhybridisering av planter er nødvendig for å skape resistente varianter med høye avlinger. Det er laget solsikkehybrider hvis frø inneholder mer enn 50 % olje og er immune mot en rekke sykdommer.

Vinterharde varianter ble oppnådd gjennom hybridisering vinterhvete, med høyt proteininnhold (etter kryssing med vinterrug). Det er oppdaget en vill hveteart som er immun mot sykdommer i vanlig hvete. Det er planlagt å lage nye hybrider for å formidle slike verdifulle egenskaper.

Poteter utsettes konstant for senbryst, nematoder og Colorado-potetbiller. For å gjøre den motstandsdyktig mot ugunstige faktorer, krysses dyrkede poteter med ville poteter. Slike hybrider har også blitt tidlig modne og tolereres bedre lav temperatur, kan føde to ganger i året.

Husdyrspesialister bruker selve hybridisering og interbreeding hybridisering, som produserer avkom som er i stand til å krysse og føde avkom. Ekte hybriddyr viser seg svært sjelden å være fruktbare, noe som skaper mange problemer med deres videre avl.

Hos dyr er prosessen med å skaffe hybrider vanskelig på grunn av en rekke faktorer:

• Ulike strukturer av dyrs reproduktive organer;
• død av sædceller i kvinnens kjønnsorgan;
• fravær av fusjonshandlingen av kjønnsceller;
• forstyrrelser i utviklingen av zygoten i de tidlige stadiene.

For å overvinne hindringene som oppsto, begynte oppdrettere å bruke kunstig befruktning. Men problemer med infertilitet til den resulterende generasjonen forblir relevante til i dag. Det skilles mellom fullstendig infertilitet av avkom, når begge kjønn er infertile, og delvis infertilitet, når det ene kjønn ikke er i stand til å formere seg. Oftest er menn ufruktbare, deretter krysses hunner med representanter for den opprinnelige arten. Men i dette tilfellet går noen av de verdifulle egenskapene til hybriden tapt.

Fjernhybridisering av dyr skjedde i antikken, eksempler på slike hybrider: muldyr (en krysning mellom en hest og et esel) og hinies (resultatet av å krysse et esel og en hingst), de ble kjennetegnet ved deres utholdenhet og styrke. Sarlyks - født fra yaks og kuer, er verdsatt for sitt høye fettinnhold i melk.

Fjernhybridisering av dyr

Hybride dyr er vanligvis bedre enn foreldrearten, dette kommer til uttrykk i økt ytelse, produktivitet, etc.

Nye raser av griser, oppnådd ved å krysse tamsvin og ville griser, er populære på gårder. Den resulterende hybriden tilpasset seg raskt ulike forhold liv, har blitt en verdifull kilde til kjøtt.

Essensen av fjern hybridisering

Lar deg skaffe nye dyreraser og plantevarianter som er mer verdifulle for mennesker. Hybrider av en hest og et esel - muldyr - kjennetegnes ved stor utholdenhet, sterk konstitusjon og forventet levetid; yak-storfe-hybrider er overlegne lignende arter etter vekt og fetningsevne; hybrider av enpuklet og bakteriesk kamel overgå den opprinnelige arten i størrelse og ytelse. Derfor, for å oppnå slike hybrider, har interspesifikk kryssing blitt utført siden antikken.

Krysser husdyr med ville forfedre produserer fruktbart avkom og kan brukes til avl. M. F. Ivanov, som et resultat av å krysse finullsau med en av underartene av villsau (muflon), fikk en ny rase av fjellmerino. Kasakhiske archaromerinos ble også oppnådd ved å krysse finull sauer med villsau(argali). Som et resultat av kryssing av storfe med pukkelkveg (zebu), ble det oppnådd verdifulle grupper av melkekyr.

Avl spiller en rolle for å opprettholde mangfoldet organisk verden. Da på begynnelsen av 1900-tallet. I Europa ble det kun bevart noen få eksemplarer av bison, så for å redde arten ble bison krysset med bison. For øyeblikket kan Przewalskis hest allerede ha forsvunnet fra naturen. Flere grupper av disse dyrene er bevart i dyreparker og Askania-Nova naturreservat. For å redde arten og bevare dyrenes heterozygositet, gjennomføres en utveksling av individuelle individer mellom dyreparker i USSR, Tsjekkoslovakia og USA. Hybridisering ble utført med en tamhest og hybrider med en villhest.