1.2. Гибридизация в качестве основного метода создания гибридов и новых сортов растений
Скрещивание организмов, имеющих разную наследственность хотя бы по одному или нескольким признакам, называется гибридизацией, а особи, возникшие в результате такого скрещивания – гибридами.
Целями гибридизации являются:
1) повышение устойчивости растений против различных заболеваний, повреждений и вредителей, повышение зимостойкости и засухоустойчивости, а также увеличение жизнестойкости и долговечности растений; 2) повышение мощности и быстроты роста; 3) повышение декоративных качеств и комбинирование их с устойчивостью к газам, задымлению и т. п.; 4) повышение урожайности, качества плодов, содержания ценных веществ; 5) улучшение качества древесины – плотности, структуры и пр.
Гибридизация будучи процессом, на основе которого возникает и реализуется комбинативная изменчивость, является одним из факторов эволюции. Гибридизация может быть внутривидовой (в пределах одного вида) и отдаленной (между разными систематическими группами при которой происходит объединение разных геномов).
В селекции растений наиболее распространен метод гибридизации форм или сортов в пределах одного вида. С помощью этого метода создано большинство современных сортов растений. Отдаленная гибридизация – более сложный и трудоемкий метод получения гибридов. Основное препятствие получения отдаленных гибридов — несовместимость половых клеток скрещиваемых пар и стерильность гибридов первого и последующих поколений. Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов.
Различают гетерозис: 1) соматический, проявляющийся в более мощном развитии вегетативных частей у гибридных организмов; 2) репродуктивный, который выражается в более мощном развитии репродуктивных органов и повышении плодовитости и урожайности; 3) адаптивный, проявляющийся в повышении жизнеспособности и приспособленности растений к условиям среды.
В данном подразделе необходимо дать определение гибридизации, указать ее виды, обосновать основные закономерности наследования гомозиготных и гетерозиготных организмов, раскрыть роль гибридизации в создании новых сортов растений. Также необходимо привести основные сведения о гетерозисе как явлении и определить его связь с общей и специфической комбинационной способностью гибридных форм.
1.3. Типы и способы скрещиваний, которые используются при гибридизации
Гибридизация растений осуществляется путем скрещивания. В практической селекции используют различные способы и виды скрещиваний, выбор которых определяется рядом условий (биологическими особенностями растений, характером исходного материала, требованиями, предъявляемыми к новому сорту и пр.).
В настоящее время применяют следующие способы скрещиваний: комбинационное, трансгрессивное, межлинейное и отдаленное внутривидовое скрещивание.
Целью комбинационного скрещивания является комбинирование двух или нескольких признаков, имеющихся у различных особей; трансгрессивного – усиление в потомстве какого-то одного количественного признака. Межлинейное скрещивание – это скрещивание двух чистых, или инбредных линий с целью получения гетерозисного эффекта.
Для достижения поставленных целей селекции и в зависимости от применяемого способа скрещивания в селекции применяются различные типы скрещиваний. Все типы скрещиваний подразделяют на простые и сложные.
При простых скрещиваниях гибриды получаются на основе комбинации материнской и отцовской форм. Среди простых скрещиваний выделяют парные; диаллельные, когда каждая испытываемая линия или форма скрещивается со всеми другими линиями или формами; реципрокные, при которых каждый из двух сортов или форм в одном случае является материнской формой, а в другом – отцовской.
Сложными скрещиваниями называют скрещивания, когда в гибридизацию вовлекается более двух родительских форм или когда гибридное потомство повторно скрещивается с одним из родителей. Они подразделяются на: множественные когда материнское растение опыляется смесью пыльцы нескольких видов и сортов; возвратные, или беккроссы, при которых гибрид повторно скрещивается с одной из родительских форм; конвергентные, или насыщающие скрещивания, представляющие собой возвратные повторные скрещивания; ступенчатые, когда гибрид от простого скрещивания двух растений или двух сортов скрещивается с третьим новым сортом или новым растением, затем с четвертым и т. д.; межгибридные, при которых объединение наследственности нескольких родителей осуществляется не последовательно, как при ступенчатом, а параллельно после предварительного получения простых гибридов и последующего их скрещивания.
В данном подразделе необходимо подробно описать все способы и типы скрещиваний, которые используются при гибридизации, привести их схемы. Также целесообразно указать в каком случае применяется тот или иной тип скрещивания, их преимущества и недостатки.
Источник
Особенности и методы селекции растений
В самом начале своей осознанной деятельности люди пытались отобрать для себя и использовать отвечающие их потребностям растения. Речь шла о различных качествах растений. С одной целью человеку были нужны определенные вкусовые качества, с другой — определенный внешний вид, с третьей — устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды.
Селекция как отрасль научно-практической деятельности и возникла потому, что появилась необходимость получить растения с желаемыми качествами.
Если говорить о селекции растений кратко, или вообще о селекции, то она представляет собой совокупность способов человеческой деятельности, которые направлены на создание новых и улучшение существующих разновидностей живых организмов.
Если речь идет о растениях, то это сорта растений. В иных случаях — породы животных и штаммы микроорганизмов.
Селекция растений имеют одну важную особенность: на протяжении года происходит процесс вегетации и созревания плодов. Даже одно растение способно дать очень много семян. Это значит, что в ходе организации опытной работы даже за год можно получить отличные результаты. Их можно легко отобрать по фенотипу и обработать статистически.
Методы селекции растений
Какие методы применяются в селекции растений? Известно, что основные методы селекции растений — гибридизация и искусственный отбор. Они всегда идут вместе и взаимно друг друга дополняют.
Благодаря гибридизации можно получить организмы, имеющие определенный генотип. Искусственный отбор же позволяет выбрать организмы с особенными внешними признаками (фенотипом) с продолжением работ по их закреплению.
Также в селекции растений может быть применен метод прививок. За счет этого метода есть возможность искусственного объединения частей разных растений для последующей селекционной работы.
Разнообразие исходного материала во многом определяет эффективность селекционной работы. Если говорить о селекции растений, то эта проблема вполне решаема: с помощью использования различных форм гибридизации в сочетании с искусственным мутагенезом. В частности, за счет искусственного мутагенеза и последующему отбору среди мутантных форм были созданы сотни новых сортов пшеницы, ячменя, ржи и прочих культурных растений.
Остановимся подробнее не отдельных методах селекции растений.
Метод гибридизации
В селекции растений применяют разные формы гибридизации: внутривидовое (неродственное и близкородственное) и межвидовое скрещивание.
Близкородственное скрещивание — это такое скрещивание, при котором у особей есть общие близкие предки. С помощью этого метода получают чистые линии растений с большим процентом гомозиготности по большинству признаков.
Неродственное скрещивание проводится между растениями одного вида: у них нет общего предка. Благодаря такому скрещиванию в гибридах сочетаются различные качества одного и того же вида.
Межвидовое скрещивание проводят между растениями, которые относятся к разным видам.
Часто межвидовые виды отличаются стерильностью. Все дело в количестве хромосом в кариотипе организмов. Однако современные ученые уже могут преодолевать стерильность межвидовых гибридов. К примеру, еще Мичуриным применялся метод посредника. Для преодоления нескрещиваемость двух видов, он брал третий вид и скрещивал его с первым. Полученный гибрид скрещивался со вторым растением.
Полиплоидия
Полиплоидия представляет собой явление, при котором увеличивается количество хромосом в ядре клеток растения.
Этого результата можно достичь несколькими путями. В случае, если при удвоении хромосом не происходит деление клетки, то можно получить диплоидную половую клетку, а после — триплоидный гибрид. Из других способов — слияние соматических клеток или их ядер, образование гамет с нередуцированным числом хромосом в результате нарушения мейоза.
Ученым-генетиком Г. Д. Карпеченко использовалась методика воздействия на веретено деления с помощью различных мутагенов: химических веществ, ионизирующего излучения, критических температур. Целью ученого было получение гамет с диплоидным набором хромосом, а также получение тетраплоидного гибрида.
Также применяются мутации, которые приводят в итоге к кратному уменьшению числа хромосом. Благодаря этому можно быстро получить гомозиготные по большинству генов формы растений.
Метод прививок
Классический метод селекции растений, суть которого — в искусственном объединении частей разных растений. На растущее растение (подвой) прививается часть (почка или побег) другого растения. Часть растения, которое прививается, называется привой. Прививку нельзя считать настоящей гибридизацией. В ее случае речь идет только о ненаследуемых изменениях фенотипа объединенного растения, а генотип исходных форм не меняется.
Однако за счет прививок происходит сближение биохимических и физиологических процессов объединенных растений. Цель использования этого метода — усилить желаемые изменения фенотипа в результате сочетания свойств привоя и подвоя. К примеру, можно говорить о морозоустойчивости северного подвоя и вкусовых качествах южных сортов привоя, или устойчивости подвоя против различных болезней.
Также в ходе прививок возможно проявление новых качеств, которые впоследствии можно использовать в селекционной работе.
Отдельные сорта культурных растений в случае размножения семенами быстро возвращаются к фенотипам предковых форм или, другими словами, «дичают». В этом случае единственное решение, направленное на поддержание таких сортов — вегетативное размножение либо их прививка к дичку.
Источник