Самоопыление перекрестноопыляемых растений эффективно

Селекция растений: основные методы и роль естественного отбора. Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Гетерозис. Полиплоидия и отдаленная гибридизация. Достижения селекции растений

В основе селекции растений лежит искусственный отбор, когда человек отбирает растения с интересующими его признаками. До ХУ1-ХУП вв. 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 последние столетия 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 стеблем и устойчив к поле­ганию, а другой 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.

Основные методы селекции вообще и селекции растений в част­ности — отбор и гибридизация.

Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Таким образом получают, например, новые сорта ржи. Эти сорта не являются генети­чески однородными.

Если же желательно получение «чистой линии», то есть генетиче­ски однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной- единственной особи с желательными признаками.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При этом могут фе­нотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов.

Основная причина этого — переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливают­ся неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследствен­ное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают, выбраковываясь естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестноопыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приво­дит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результа­те в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибри­дизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса: гибри­ды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчиво­стью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. К сожале­нию, эффект гетерозисной (или гибридной) мощности бывает силь­ным только в первом гибридном поколении, а в следующих поколе­ниях постепенно снижается.

Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибри­дах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина — объединение в гибридах доминантных генов родитель­ских особей и взаимное усиление их эффектов. В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как поли­плоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью.

В основе явления полиплоидии лежат следующие причины: каж­дому виду живых организмов присущ строго определенный набор хромосом. В половых клетках все хромосомы различны. Такой набор называется гаплоидным и обозначается буквой п. Клетки тела (сома­тические) обычно содержат двойной набор хромосом, называемый диплоидным (2п). Если хромосомы, удвоившиеся в процессе деления, не разойдутся в дочерние клетки, а останутся в одном ядре, то возни­кает явление кратного увеличения числа хромосом, называемое поли­плоидией. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидные клевер, рожь и твер­дая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница.

Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего уд­воившиеся хромосомы не могут разойтись и остаются в одном ядре. Одно из таких веществ — колхицин. Применение колхицина для по­лучения искусственных полиплоидов является примером искусствен­ного мутагенеза, применяемого при селекции растений.

Путем искусственного мутагенеза и последующего отбора му­тантов были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пше­ницы. Этими же методами удалось получить новые штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков, чем исходные формы.

Сейчас в мире культивируют более 250 сортов сельскохозяйст­венных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза. Это сорта кукурузы, ячменя, сои, риса, томатов, подсол­нечника, хлопчатника, декоративных растений.

При создании новых сортов при помощи искусственного мутаге­неза исследователи используют закон гомологических рядов Н.И. Ва­вилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет сниженную жизне­способность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эво­люции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

Отдаленная гибридизация — это метод, при котором производят скрещивание растений разных видов одного рода или даже разных родов. Существуют гибриды ржи и пшеницы, пшеницы и дикого зла­ка эгилопс. Однако отдаленные гибриды, как правило, бесплодны, так как у них невозможен нормальный процесс созревания гамет из-за не­способности хромосом конъюгировать в профазе I мейоза.

К одному из достижений современной генетики и селекции отно­сится преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось сделать Г.Д. Карпеченко при получении капустно-редечного гибрида. В результате отдаленной гибридизации было получено новое культурное растение — тритикале — гибрид пшеницы с рожью (лат. Triticum — пшеница и Secale —рожь). Отдаленная гибридизация ши­роко применяется в плодоводстве.

Источник

Естественное опыление

Естественное опыление бывает двух видов: самоопыление и перекрестное опыление.

Самоопыление

Самоопыление, илиавтогамия— опыление, при котором пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика того же самого цветка. Оно происходит только у растений с обоеполыми цветками. Самоопыление происходит у многих культурных растений (овес, просо, ячмень, многие сорта пшеницы, рис, горох, помидор). Оно происходит как у раскрывшихся цветков (сельдерейные), так и у закрытых (арахис, фиалка, кислица). Чаще всего оно происходит в еще не раскрывшихся цветках. Самоопыление встречается реже, чем перекрестное. Лишь у немногих растений происходит строгое самоопыление (горох), у большинства самоопыляющихся растений хотя бы небольшой процент растений способен к перекрестному опылению.

При самоопылении происходит стабилизация видовых признаков. Эта особенность используется в селекции для получения чистых линий. Однако самоопыление может привести и к вырождению вида в результате возникновения явления депрессии.

Перекрестное опыление

Перекрестное опыление, илиаллогамия— опыление, при котором пыльца с пыльника тычинки одного цветка переносится на рыльце пестика другого. Данный способ опыления характерен для большинства (90%) покрытосеменных растений.

Различают две формы перекрестного опыления:

• Соседственное опыление— опыление, происходящее в пределах одного растения, то есть пыльца с одного цветка попадает на пестик другого цветка, находящегося на том же растении. С генетической точки зрения эта форма перекрестного опыления равноценна самоопылению.
• Собственно перекрестное опыление— опыление, при котором пыльца тычинки цветка одной особи переносится на рыльце пестика цветка другой особи.

Механизмы перекрестного опыления

• Абиотическое — опыление с помощью неживых факторов среды:

• анемофилия — опыление с помощью ветра;
• гидрофилия — опыление с помощью воды.
• Биотическое — опыление с помощью животных:
• энтомофилия — опыление насекомыми;
• орнитофилия — опыление птицами.

Источник

Для дачников.ру Интересные статьи для дачников

Самоопыляемые и перекрестноопыляемые растения.

0

Автор: admin | Категория: Сад и огород | Опубликовано: 23-11-2013



В описании интересных нам сортов растений мы часто встречаем эти понятия. Для большинства из нас эта информация нужна лишь для понимания того, нужно ли сажать вместе с желанным растением в нагрузку ещё и сорт-опылитель. И мало кто уже помнит из школьного курса биологии, что же такое опыление и для чего оно нужно. Давайте немного освежим память?

Начнем с того, что цветки любых растений состоят из цветоложа, околоцветника, тычинок и пестика.

Опыление — это процесс переноса пыльцы с тычинок на пестик.

— Самопыляемые — это растения, у которых опыление происходит цветами одного растения. При созревании пыльцы пыльник тычинки лопается и пыльца разносится ветром или насекомыми. Самоопыление в природе встречается крайне редко. К таким растениям относятся горох, фиалки, пшеница, помидоры, ячмень, фасоль, нектарин.

— Перекрестноопыляемые или аллогамные (от др.-греч. ἄλλος (allos) «другой» и γάμος (gamos) «брак»)- это растения, у которых есть мужские и женские цветки (на разных растениях). Опыление происходит с помощью ветра, дождя, росы.

Перекрестноопыляемых растений в природе — большинство.

— Однодомные — растения, у которых мужские (имеющие тычинки) и женские (имеющие пестик) цветки расцветают на одном растении.

Кукуруза — однодомное растение. Мужские цветки собраны на верхушке метёлкой, женские — на стволе початками. Также однодомными растениями являются огурцы, тыква. У них на одном растении растут цветки разного типа, хотя внешне и не так сильно отличающиеся. Но мужские цветки после опыления отмирают и отпадают. Из женских же вырастают плоды.

— Двудомные — растения, у которых мужские и женские цветки располагаются на разных растениях того же вида.

Тополь и облепиха — двудомные растения: на мужских деревьях имеются только цветки с пыльцой, а плоды дают женские деревья (у тополя в виде пуха). Если выращивать из черенков только мужские тополя, то можно избавиться от пуха.

Источник