Роль полиплоидии в образовании видов

Селекция. Биотехнология.

Селекция — отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.

Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов — это совокупности особей, созданные человеком и обладающие какими-либо ценными для него качествами. Теоретической основой селекции является генетика.

Основные методы селекции

Отбор

В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательным и методическим. Бессознательный отбор заключается в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами. В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.

Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора
Показатели Естественный отбор Искусственный отбор
Исходный материал для отбора Индивидуальные признаки организмов Индивидуальные признаки организмов
Отбирающий фактор Условия среды (живая и неживая природа) Человек
Путь благоприятных изменений Остаются, накапливаются, передаются по наследству Отбираются, становятся производительными
Путь неблагоприятных изменений Уничтожаются в борьбе за существание Отбираются, бракуются, уничтожаются
Направленность действия Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду Отбор признаков, полезных человеку
Результат отбора Новые виды Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов
Формы отбора Движущий, стабилизирующий, дизруптивный Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный)

Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.

Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный — в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.

Гибридизация

Методом отбора нельзя получить новые генотипы. Для создания новых благоприятных комбинаций признаков (генотипов) применяют гибридизацию. Различают внутривидовую и межвидовую (отдалённую) гибридизацию.

Внутривидовая гибридизация — скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.

Близкородственное скрещивание (инбридинг) (например, самоопыление у растений) ведёт к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой — ведёт к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению. Скрещивание неродственных особей (аутбридинг) позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями, то в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Явление повышенной урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании родителей чистых линий, называется гетерозисом. Основная причина эффекта гетерозиса — отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Однако уже со второго поколения эффект гетерозиса быстро снижается.

Межвидовая (отдалённая) гибридизация — скрещивание разных видов.

Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм (тритикале — гибрид пшеницы и ржи, мул — гибрид кобылы с ослом, лошак — гибрид коня с ослицей). Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдалённых гибридов растений удаётся с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.

Полиплоидия

Полиплоидия — увеличение числа хромосомных наборов.

Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные сорта культурных растений (пшеница, картофель) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды. В основе явления полиплоидии лежат три причины: удвоение хромосом в неделящихся клетках, слияние соматических клеток или их ядер, нарушение процесса мейоза с образованием гамет с нередуцированным (двойным) набором хромосом. Искусственно полиплоидию вызывают обработкой семян или проростков растений колхицином. Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.

Индуцированный мутагенез

В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используется индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез — воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.

Клеточная и генная инженерия

Биотехнология — методы и приёмы получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов (бактерий, дрожжей и др.). Биотехнология открывает новые возможности для селекции. Её основные направления: микробиологический синтез, генная и клеточная инженерия.
Микробиологический синтез — использование микроорганизмов для получения белков, ферментов, органических кислот, лекарственных препаратов и других веществ. Благодаря селекции удалось вывести микроорганизмы, которые вырабатывают нужные человеку вещества в количествах, в десятки, сотни и тысячи раз превышающих потребности самих микроорганизмов. С помощью микроорганизмов получают лизин (аминокислоту, не образующуюся в организме животных; её добавляют в растительную пищу), органические кислоты (уксусную, лимонную, молочную и др.), витамины, антибиотики и т. д.
Клеточная инженерия — выращивание клеток вне организма на специальных питательных средах, где они растут и размножаются, образуя культуру ткани. Из клеток животных нельзя вырастить организм, а из растительных клеток можно. Так получают и размножают ценные сорта растений. Клеточная инженерия позволяет проводить гибридизацию (слияние) как половых, так и соматических клеток. Гибридизация половых клеток позволяет проводить оплодотворение «в пробирке» и имплантацию оплодотворённой яйцеклетки в материнский организм. Гибридизация соматических клеток делает возможным создание новых сортов растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды.
Генная инженерия — искусственная перестройка генома. Позволяет встраивать в геном организма одного вида гены другого вида. Так, введя в генотип кишечной палочки соответствующий ген человека, получают гормон инсулин. В настоящее время человечество вступило в эпоху конструирования генотипов клеток.

Селекция растений, животных и микроорганизмов

Селекция растений Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н. И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т. д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.

Селекция животных

Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией). Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным — птицам и млекопитающим.
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание) и отдалённая (межвидовая) гибридизация.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков. Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности М. Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов. Но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула — гибрида кобылы с ослом, бестера — гибрида белуги и стерляди, продуктивного гибрида карпа и карася, гибридов крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённых гибридов свиней и т. д.

Читайте:  Животные Сибири Описание и особенности животных Сибири

Селекция микроорганизмов

К микроорганизмам относятся прокариоты — бактерии, сине-зелёные водоросли; эукариоты — грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.

Источник



Что такое полиплоидия, ее значение и роль в образовании видов

Полиплоидия – это увеличение количества хромосомных наборов в клетках растений или животных, которое кратно одинарному числу хромосом.

Гаметы в основном гаплоидны (имеют один набор хроматид), соматические – диплоидны. Если клетки живого организма содержат больше 2 наборов хромосом, то его называют полиплоидом. Триплоиды включают 3 набора, тетраплоиды – 4, пентаплоиды – 5. Особи, с нечетным набором хромосом, не могут давать потомства. Это связано с тем, что их гаметы не имеют полного набора хромосом и не способны к делению.

Полиплоидия

Как возникает полиплоидия

Полиплоидия — одна из форм изменчивости. Обеспечивает видовое разнообразие, когда потомство приобретает новые черты, отличаясь фенотипически от родителей.

Основное условие — отсутствие расхождения хромосом в мейозе. При этом половая клетка будет иметь диплоидный хромосомный набор. Если ее скрестить с гаплоидной клеткой получится триплоид, если же произойдет слияние между клетками с одинаковым количеством хромосомных наборов – образуется тетраплоидная зигота.

У каких организмов встречается полиплоидия? Среди диких видов растений, особенно цветковых, полиплоидия наблюдается часто (полиплоидов примерно половина). Поскольку растения могут размножаться вегетативно, полиплоидность не мешает им давать потомство, в отличие от животных.

В животном мире такое явление редкое, поскольку нерасхождение хромосом в мейозе приводит к генетическим ошибкам. Полиплоидия у животных характерна для некоторых гермафродитов (представители типа Черви) и особей, которые размножаются без оплодотворения. Плоидность простейших отличается колоссальным количеством наборов хромосом (около ста).

Роль полиплоидии в образовании видов

Около 75% нынешних сортов культурных растений — полиплоиды. Это овощи и фрукты, злаки, а также цитрусовые и лекарственные растения. Популярные триплоиды: арбузы и виноград без косточек. Данные виды доказывают стерильность триплоидных организмов, поскольку не могут давать потомства.

Полиплоидия нашла применение среди селекционеров, которые создают новые сорта растений. В основе метода лежит искусственное увеличение хромосомных наборов в клетках живых организмов, которое всегда кратно гаплоидному набору. Вследствие этого идет интенсивный рост клеток и особи в целом.

На сегодняшний день выведено много новых, плодовитых и устойчивых сортов. Для получения желаемого результата, применяют такой мутаген, как колхицин. Он препятствует расхождению хромосом во время деления.

Мутации с увеличением числа хромосом возникают также под влиянием температуры, радиации, или вследствие перемены внутреннего состояния клетки. Таким образом, под влиянием внешних факторов не образуется веретено деления, и процесс распределения генетической информации между дочерними клетками останавливается. Причиной возникновения полиплоидии может стать эндомитоз – идет удвоение количества хромосом, но само ядро не делится.

Клеточная полиплоидия делает растения более стойкими к переменам окружающей среды, и воздействию чужеродных агентов. Такая выносливость обусловлена тем, что в случае гибели нескольких гомологичных хромосом, большинство все же продолжают функционировать.

Используют для селекции также аллополиплоидные организмы. Хромосомные наборы таких особей различаются: набором генов, формой или количеством хромосом. Так, скрещивание растений различных родов, к примеру, ржи и пшеницы, дает в результате гибрида с одинарным набором ржи и одинарным набором пшеницы. Данное потомство не будет способно к дальнейшему воспроизведению себе подобных, только увеличение числа хромосом обоих растений даст возможность возобновить репродуктивную функцию.

Значение полиплоидии

Полиплоидия сыграла огромную роль в эволюции диких и окультуренных растений (предполагают, что 30% растений появились благодаря полиплоидии). Свидетельством роли полиплоидии в эволюционном становлении растительного мира служат полиплоидные ряды. В таком случае представители одного рода формируют эуплоидный ряд с увеличением количества хромосомных наборов.

Усовершенствованная морфология и физиология полиплоидных растений дает им возможность заселять новые места, которые недоступны другим видам из-за неблагоприятные внешние условия.

Многие века человек неосознанно вел отбор полиплоидных видов, которые приносили большие урожаи, были выносливы к плохим погодным условиям и действию патогенных микроорганизмов. Овладение методом экспериментального образования полиплоидов дало возможность внедрить высокопродуктивные виды, например, триплоидную сахарную свеклу, или перечную мяту.

Полиплоидия также встречается при патологическом разрастании ткани, образовании злокачественных опухолей.

Источник

Полиплоиды: получение и применение колхицина в домашних условиях

Много существует растений, выращиваемых в наших садах, которые по сути являются ядовитыми — аконит, прострел (сон-трава), ландыш, колхикум — безвременник и т.д. Но никто не спешит отказываться от них — ведь получение чистых химических веществ из этих растений процесс сложный, а в пищу мы их не употребляем. Чем же так интересен алкалоид колхицин, содержащийся, например, во всеми любимом безвременнике?

Начнем с азов биологии из школьной программы, которые мы уже, наверное, и подзабыли. При делении клетки ДНК сначала удваивается, а затем клетка делится на две с одинаковыми наборами хромосом. Так вот этот самый колхицин препятствует нормальному делению клетки. ДНК удваивается, учетверяется, и т. д., а клетка задерживается в своём делении.

Когда же она разделилась, то в процессе роста в клетках нового растения этих самых наборов хромосом уже не 2n (стандартный диплоид), а 4n, 8n и т.д. Это и есть наш полиплоид. В настоящее время установлено, что 1/3 всех покрытосеменных растений на земле являются полиплоидами. Эти естественные природные мутации просходили по разным причинам — температурный шок, травмы, болезни, солнечная радиация.

Человек давно использует полиплоидию для выведения высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений. Сначала это делалось бессознательно: просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же особенно крупные плоды. С появлением генетики выяснилось, что такие гиганты — это полиплоиды. В растениеводстве известно более 500 полиплоидов (свекла, виноград, редис, лук и др.).

Большое многообразие полиплоидов наблюдается в цветоводстве: если одна исходная форма в 2n=18 хромосом, то культивируемые растения этого вида могут иметь 36, 54 и до 198 хромосом. Можно получить и совсем уж чудо-химеру, это когда в процессе нарушения колхицином нормального деления мы получаем клетки с разными наборами хромосом в одном растении.

Такие растения необычны, и во взрослом состоянии разные части растения несут разные признаки. Люди давно приметили такие природные мутации, и отделенная часть растения с интересными признаками давала начало новому сорту. Таким образом, например, были впервые получены колонновидные яблони, а расшатанный генетический фонд хост собственно и является основой бесчисленного количества сортов этого растения. Природные мутации вместе с бесконечными переопылениями и отбором и были, собственно, основой селекции во все времена человечества.

Но мы живем в XXI веке — наука шагнула далеко вперед, да и время летит, похоже, всё стремительнее. Ну нет у нас в запасе нескольких поколений для так называемой "народной" селекции, уже сейчас и быстрее хочется увидеть что-нибудь новенькое, а ещё интереснее — попробовать поэкспериментировать и с гордостью увидеть результаты собственного труда.

Серьёзная наука для экспериментальной, ускоренной селекции имеет в своём арсенале огромное количество возможностей — обработка лазером, радиация, рентген, мутагены и супермутагены. А что делать пытливому и увлеченному садоводу? Где взять чистый колхицин для своих экспериментов?

Читайте:  Растения против Зомби Plants vs Zombies

Пошли копать безвременник!

Вполне еще успеем при такой погоде, а время сева не за горами. Содержание колхицина в луковице — 0,25%, в цветах — 0,8%, в семенах -1,2%. Работать, естественно, удобнее с луковицей. Дальше всё просто — получить сок (натереть на терке, измельчить в мясорубке, ступке, кому что нравится), отжать, профильтровать, поставить в холодильник. Сок лучше готовить непосредственно перед посевом. Не забывать о мерах безопасности! Необходимы маска, перчатки; руки и инструмент мыть — сок не пить!

Оптимальный процент колхицина в растворе для получения полиплоидов — 0,1-0,2% — соответственно, надо разбавить водой наш раствор (сок) наполовину или на четверть. Время замачивания семян в растворе для разных растений разное, но обычно для сухих — сутки, для проростков — 8-12 часов. Но это только общие принципы. Экспериментируйте.

По опыту скажу, что чем более "рыхлая" кожица у семени, тем меньше времени требуется. Например, для примул и часа достаточно, и раствор слабее. Естественно, не начинайте ваши эксперименты на дорогих (покупных) семенах: колхицин — сильный мутаген, и часть семян погибнет. Используйте собственные семена, в которых вы уверены, что они свежие и именно того вида, с которым хотите работать.

Самое интересное, что результат нашей "кухонной" науки виден достаточно быстро. На стадии проростка гипокотиль (место между корешком и зачатком листика — подсемядольное колено) утолщается и становится похож на малюсенький бочоночек, а сеянцы у полиплоидов отличаются более яркой и тёмно-зелёной окраской; листочки более жесткие, черешки листьев укороченные. Это хорошо заметные отличия, позволяющие уже на стадии сеянцев на подоконнике во время пикировки произвести первичный отбор.

Будьте готовы к жесточайшему отбору на всех стадиях, а то не миновать затоваривания экспериментальными растениями вашей дачи. Ведь для получения перспективных сеянцев, которые, возможно, превратятся в новый сорт, нужно дождаться цветения растения или плодоношения, смотря чем увлекаетесь.

Ну, а зачем нам всё это — погубленные луковицы безвременника, тёрки, маски, подоконники, занятые не привычной рассадой, а какими-то (ещё неизвестно получившимися ли) полиплоидами? Ох, если бы всё было так просто — умножь число хромосом — и вот тебе гигантские махровые колокольчики, ирисы, гладиолусы, малина с кулак или смородина с яйцо. Но вечный зуд изобретателя-экспериментатора: а вдруг? У других же получается, а я чем хуже?

Полиплоиды дают разное потомство — это и гигантизм (в основном), и карликовость. Ну, это, положим, нам на руку — даёшь посконник 20 см высотой для горок или крыжовник высотой 3 метра — сформировал его деревцем — и никаких проблем с колючками. А карликовая махровая сирень для цветника — слабо? Полиплоиды — это и укрупнение (в основном), и уменьшение, и уродства цветка. Рецепт один — отбор.

Полиплоиды — это и укрупнение (в основном), и уменьшение размеров плода. Здесь тоже все решается отбором. Кстати, всеми нами любимая садовая земляника (клубника) в норме имеет 2n=14 хромосом, а мы с вами выращиваем культурные сорта, которые практически все имеют 7n=98 хромосом.

Полиплоиды — это и увеличение (в основном) количества цветков на цветоносе, и уменьшение. Вырастил, оценил, отобрал — остальное безжалостно выкинул. Помните о затоваривании.

Полиплоиды — это изменение зимостойкости растений — практически всегда в сторону увеличения. Ну, это точно для нас — для Питера и других северных регионов! Хватит облизываться на западные каталоги — даёшь розы без укрытия, и еще — персиков хочу!

Кстати, самые зимостойкие из видов берёз при естественном продвижении на север за счет природной полиплоидии имеют (в отличие от своих южных собратьев с 2n=28 хромосом) 84 хромосомы.

Полиплоиды — это и изменения в жизненном цикле растений — двулетники часто превращаются в малолетники (3-4 года). К примеру, колокольчик пирамидальный (С.pyramidalis) мы получили у себя в питомнике. По своему виду он относится к двулеткам, но у нас живет уже четыре года, мы продолжаем с ним работу.

Полиплоиды часто имеют пониженную фертильность — образование семян. А потому — вперед за крыжовником без косточек — чем наш северный виноград (так часто называют крыжовник) хуже южного киш-миша?!

Полиплоиды — это и изменение количества лепестков, и недоразвитые, и махровые красавцы. Рецепт тот же — отбор.

В любом случае полиплоиды определенно не являются новыми родами в том смысле, в котором это слово использовано в Библии. Ирисы и малина остались ирисами и малиной, а не превратились в пальмы и киви.

В данной статье дано очень упрощенное представление о таком сложном явлении, как полиплоидия (да простят меня профессионалы), но нам и не надо углубляться, нам бы поэкспериментировать, свой сорт получить и порадоваться — похвастаться. Кстати, а как вы назовёте свой собственный сорт гигантского махрового гладиолуса или малины размером с яблоко — уже решили?

Инна Немцина, генеральный директор, питомник "Meristema"

Источник

Искусственное получение полиплоидов

Для разработки надежной методики искусственного получения полиплоидов необходимо овладеть механизмом митоза и мейоза.

Известно, что на митоз и мейоз влияют как внешние, так и внутренние факторы. К первым относятся изменение температуры, ионизирующие излучения, химические вещества (наркотики и др.), механические воздействия (декапитация, пасынкование и др.). В особенности эффективны некоторые химические вещества: колхицин, аценафтен и др.

Наиболее широко для, получения полиплоидов используется алкалоид колхицин, добываемый из лекарственного растения Colchicum autumnale. При использовании этого вещества, как и других химических агентов, применяются различные методики, специфичные для каждого вида растения и фазы его развития. Обычно применяют водный раствор колхицина в концентрации 0,01—0,2%. Им обрабатывают точки роста растения или предварительно пораженную поверхность листа или стебля, в некоторых случаях делают инъекции в ткани растения. Для некоторых растений применяют воздействие через корневую систему, обрабатывая ее раствором колхицина, или проращивая семена на агаровой среде с добавкой колхицина. В результате таких воздействий в меристемной диплоидной ткани растения возникают полиплоидные клетки, из которых могут образовываться побеги, имеющие в клетках умноженный набор хромосом.

Влияние колхицина на митоз настолько специфично, что в литературе утвердился специальный термин «С-митоз», или «К-митоз». Колхицин вызывает эндомитоз, парализуя механизм расхождения хромосом к полюсам, но не препятствуя их репродукции генных мутаций и хромосомных перестроек при этом не происходит. Если подействовать колхицином на корешки лука, то в некоторых клетках вследствие ряда эндомитозов число хромосом в наборе может достигнуть нескольких сотен.

Полиплоидизация клеток корешка Allium под действием колхицина

Действие колхицина на клетки животных тканей менее эффективно, чем на растительные клетки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Полиплоидию вызывает обработка растений

Доставка сельхозтехники и запасных частей, оросительных систем, насосов во все города России (быстрой почтой и транспортными компаниями), так же через дилерскую сеть: Москва, Владимир, Санкт-Петербург, Саранск, Калуга, Белгород, Брянск, Орел, Курск, Тамбов, Новосибирск, Челябинск, Томск, Омск, Екатеринбург, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Уфа, Казань, Самара, Пермь, Хабаровск, Волгоград, Иркутск, Красноярск, Новокузнецк, Липецк, Башкирия, Ставрополь, Воронеж, Тюмень, Саратов, Уфа, Татарстан, Оренбург, Краснодар, Кемерово, Тольятти, Рязань, Ижевск, Пенза, Ульяновск, Набережные Челны, Ярославль, Астрахань, Барнаул, Владивосток, Грозный (Чечня), Тула, Крым, Севастополь, Симферополь, в страны СНГ:Киргизия, Казахстан, Узбекистан, Киргизстан, Туркменистан, Ташкент, Азербайджан, Таджикистан.

Многие исследователи, особенно за рубежом, работают над вопросами использования полиплоидии в селекции.

Полиплоидия — это кратное увеличение числа хромосом в клеточных ядрах. Такое явление может возникать в природе естественно и может быть вызвано человеком искусственно. В семействе тыквенных естественные полиплоиды неизвестны.

Русский ученый И. И. Герасимов в конце прошлого века первый экспериментальным путем получил полиплоид у водоросли спирогиры. Этот полиплоид возник от резкого охлаждения водоросли в то время, когда в ее клетках проходил кариокинез.

В настоящее время большинство исследователей для получения полиплоидов применяют алкалоид колхицин. При действии колхицина на растущий орган растений, в котором многие клетки находятся в состоянии кариокинеза, нарушается нормальный процесс расхождения хромосом и возникают клетки с двойным набором хромосом.

Клетки, в которых произошло кратное умножение числа хромосом, становятся большими. Растения с измененными клетками часто бывают значительно крупнее, увеличиваются цветки, плоды, вегетативная масса. В организме изменяются физиологиеские процессы, повышается изменчивость. Однако у большинства полиплоидов снижается фертилыюсть и часто наблюдается замедленный рост. Ценные полиплоиды получены у сахарной свеклы. Гибридные сорта триплоидной сахарной свеклы увеличили выход сахара с гектара на 15-20%.

В Японии начиная с 1938 г. проводились работы по изучению и получению полиплоидных форм для выведения бессемянных арбузов. При действии на обычный арбуз колхицином и образовывалась тетраплоидная форма, которую скрещивали с диплоидной и получали стерильный триплоид (без семян).

Читайте:  Все о самом красивым растении и его рисунок

Чтобы получить тетраплоиды, семена арбузов высевают в горшки по 2-3 семени. В начале появления первого настоящего листа на точку роста растения наносят одну каплю водного раствора колхицина в концентрации 0,2-0,4%. Это повторяют в течение четырех дней 6 раз: в 1-й день вечером, 2-й и 3-й день утром и вечером и 4-й день только утром. Во время обработки растения защищают от прямого солнечного света, поддерживают повышенную влажность, чтобы колхицин дольше не испарялся.

Кихара и Нишияма установили, что в первом поколении после обработки колхицином можно различить диплоидные и тетраплоидные растения по размеру и форме плодов.

Форма плодов у большинства японских сортов арбуза удлиненношаровидная, у тетраплоидных же растений плоды более округлые и более мелкие.

Надежным признаком распознавания является также размер пыльцы и устьиц. Замыкающие клетки устьиц и пыльцевые зерна крупнее у тетраплоидов, чем у диплоидов.

После того как получен тетраплоид, надо позаботиться о его сохранении и размножении. Это трудная задача, так как плодовитость тетраплоидов очень низкая. По данным Норио Кондо, при искусственном опылении завязывается около 15,5% плодов, в каждом плоде в среднем по 50, иногда 120 семян.

Кихара рекомендует помещать тетраплоид на изолированный участок и собирать семена от естественно опыленных плодов.

Полученные тетраплоиды сохраняют свои признаки, и от них ежегодно можно получать триплоиды (бессемянные арбузы) путем скрещивания с диплоидами.

Триплоидные арбузы лучше по качеству, потому что в них нет семян, хотя содержание сахара такое же, как у диплоидов; урожайность их высокая, растения имеют повышенную устойчивость к антракнозу и фузариозному увяданию.

В последнее время триплоидные арбузы начинают приобретать некоторое практическое значение. Большим недостатком триплоидных арбузов является то, что примерно у 10% растений образуются пустые оболочки семян нормального размера и окраски, от нескольких до 100 и более штук в плоде.

Получением триплоидных арбузов занимались также и в США, но по причине высокой стоимости их они не получили там практического применения. Однако после усовершенствования японцами техники получения триплоидных арбузов американцы снова вернулись к ним.

В Японии триплоидные арбузы получают от свободного переопыления обычных сортов с тетраплоидами.

В США Wall получил 84% триплоидных растений от такого свободного переопыления диплоидных и тетраплоидных форм.

При свободном опылении тетраплоидов и диплоидов растения образуют плоды с триплоидными, тетраплоидными и диплоидными семенами, различающимися по внешнему виду. Жизнеспособные триплоидные семена образуются, если тетраплоид — материнское растение, а диплоид — отцовское, при обратном скрещивании образуются только пустые оболочки, семян, Триплоидные семена тоньше тетраплоидных, по этому признаку их можно отделить. Диплоидные семена также тоньше тетраплоидных и имеют менее шероховатую кожуру. Зародыш у них заполняет всю полость, как и у тетраплоидных (90,1 %) так и у триплоидных семян зародыш занимает всего 82,5 % полости.

Агротехника триплоидного арбуза в общих чертах не отличается от культуры обычных сортов, однако есть ряд особенностей.

Поскольку триплоидные семена имеют более толстую оболочку, то, чтобы облегчить их прорастание, часть семенной кожуры рекомендуется удалить, не повреждая зародыша. Арбузы выращивают рассадой в теплице в горшочках. Семена перед посевом обязательно протравливают, высевать их желательно в простерилизованную паром или химическим веществом рыхлую и плодород¬ную почву. Рассаду выращивают в горшках до фазы 2-3 настоящих листьев, затем высаживают на постоянное место.

Вначале триплоидные растения развиваются медленно и отстают от своих родителей, но через 1,5 месяца они обгоняют их и вегетируют значительно дольше.

Пыльца триплоидных растений резко отличается от пыльцы диплоидных и тетраплоидных. Зерна в ней большей частью сморщенные, пустые, встречаются четырех-пластные зерна гигантских размеров.

Партенокарпия у триплоидного арбуза происходит от опыления пыльцой диплоидного арбуза, приносимой насекомыми. Если изолировать цветок, плод не образуется. Поэтому, чтобы обеспечить необходимое количество пыльцы, японцы рекомендуют смешанные посадки триплоидов с диплоидами (на 1 диплоид 4-5 триплоидов). Но диплоиды и триплоиды должны быть морфологически хорошо различимы, чтобы не смешать плоды разных растений.

Триплоиды высокостерильны, при скрещивании триплоидных и диплоидных особей жизнеспособные семена образуются редко, при этом получаются диплоиды; растений с промежуточным набором хромосом не наблюдалось. Помимо арбузов, полиплоиды получены у огурцов, люффы, дыни и тыквы.

В США и позднее в Германии получили тетраплоидные формы огурцов.

Тетраплоидные растения были более мощные, имели маленькие, но широкие и более темно-зеленые листья, чем диплоидные растения. Плоды образовывались короткие и толстые.

Большая работа в РФ была проведена Н. Б. Галченко по получению полиплоидных огурцов. Ей удалось получить 7 тетраплоидных форм для теплицы и 7 для открытого грунта. Для получения полиплоидов она обрабатывает проростки семян огурцов колхицином в концентрации 0,05% при температуре 18-20° в течение 48-72 часов, в зависимости от сорта.

У люффы тетраплоидные формы имеют более толстую кору, короткие плоды, более толстые волокна и очень низкую фертильность.

В США были получены тетраплоиды у дынь, они оказались фертильными и довольно легко дали семена. Плоды тетраплоидов более мелкие, но более вкусные, чем у диплоидов. Растения менее устойчивы к мозаике, но более устойчивы к мучнистой росе, чем диплоиды. Тетраплоиды лучше переносили засуху и низкие температуры, чем диплоиды.

Явление полиплоидии используют для преодоления стерильности отдаленных гибридов через амфидиплоиды. Это показал еще в 1927 г. Т. Д. Карпеченко. Для этого искусственно получают тетраплоиды у намеченных к скрещиванию видов, затем скрещивают эти тетраплоиды. Кроме того, искусственно вызывают полиплоидию у полученных уже межвидовых гибридов первого поколения.

Американские исследователи широко использовали полиплоидию в попытках преодоления бесплодности первого поколения межвидовых гибридов тыквы.

Whitaker и Bohn получили межвидовой гибрид С. реро X С. maxima. Он был бесплоден. Для преодоления бесплодия гибриды первого поколения были обработаны колхицином. Полученные амфидиплоиды давали нормальные мужские цветки с большим процентом нормальной пыльцы. Однако они были самостерильны, и плодовитое потомство получить не удалось даже с помощью полиплоидии.

При скрещивании видов С. maxima X С. moschata первое, поколение было обработано колхицином и получен амфидиплоид — самофертильный, но стерильный при скрещивании с родительскими формами. Однако, несмотря на применение полиплоидии, американским ученым до сих пор не удалось получить практически ценных сортов от межвидовой гибридизации.

Эти исследования говорят о том, что у тыквенных культур для преодоления стерильности у межвидовых гибридов есть более эффективные приемы: метод предварительного вегетативного сближения и использование смеси пыльцы.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что многие ученые работали над получением полиплоидных форм тыквенных культур, однако крупных практических результатов пока нет, хотя полиплоидия и вызывает самые разносторонние изменения в признаках и свойствах организма.

Техническая сложность получения полиплоидов, замедленный рост, сниженная фертильность затрудняют создание новых сортов.

Наш сайт не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ., а носит исключительно информационный характер. Для получения точной информации о наличии и стоимости товара, пожалуйста, обращайтесь по нашим телефонам. В случае копирования, использования любого материала находящегося на сайте www.pumpkin.su, активная ссылка обязательна, в случае печати – печатная ссылка. Копирование структуры сайта, идей или элементов дизайна сайта строго запрещено. Права на все торговые марки, изображения и материалы, представленные на сайте, принадлежат их владельцам.

Главная Каталог товаров Новости Запасные части Статьи о тыкве Подержанная техника Форум Контакты

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, пользовательских данных (сведения о местоположении; тип и версия ОС; тип и версия Браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник откуда пришел на сайт пользователь; с какого сайта или по какой рекламе; язык ОС и Браузера; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; ip-адрес) в целях функционирования сайта, проведения ретаргетинга и проведения статистических исследований и обзоров. Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, покиньте сайт.

Во исполнение требований Федерального закона «О персональных данных» № 152-ФЗ от 27.07.2006 г. Все персональные данные, полученные на этом сайте, не хранятся, не передаются третьим лицам, и используются только для отправки товара и исполнения заявки, полученной от покупателя. Все, лица, заполнившие форму заявки, подтверждают свое согласие на использование таких персональных данных, как имя, и телефон, указанные ими в форме заявки, для обработки и отправки заказа.
Хранение персональных данных не производится.

Источник