Гетерозис у детей как явление: положительные стороны гетерозиса и недостатки

Гетерозис. Генетические представления о гетерозисе. Теории гетерозиса. Практическое использование гетерозиса

Гетерозис (гибридная сила) – увеличение мощности, жизнеспособности и продуктивности (или гибридной мощности) гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами.

Понятие гетерозиса было введено в науку американским генетиком В.Шеллом в 1914 году. Впервые это явление обнаружил в 1772 году И.Кельрейтер при скрещивании двух видов табака. В дальнейшем Ч. Дарвин изучал это явление в опытах по опылению кукурузы.

Гетерозис в природе свойственен всем организмам. Он возник вместе с появлением диплоидности и полового процесса и непосредственно связан с гетерозиготностью.

О гетерозисе можно говорить в том случае, когда гибридное потомство превосходит обоих родителей по отдельным признакам, например, по степени развития вегетативных органов, урожайности, устойчивости к болезням, вредителям и т.д.

Однако, лишь определённые пары родительских форм дают гетерозисное потомство. Какие пары конкретно дадут наибольший эффект от скрещивания, селекционеры точно сказать не могут и, в основном, это выясняется путём экспериментов. Также известно, что гетерозис в полной мере проявляется лишь в первом поколении, в последующих гибридная мощность резко снижается (рис.4). Это явление связано с уменьшением гетерозиготности растений в гибридных популяциях.

Рис.4. Проявление эффекта гетерозиса в F1 и его снижение в последующих поколениях, % – относительная урожайность гибридов F2 и F3 по сравнению с F1

Длительное самоопыление приводит к появлению растений, гомозиготных по большинству генов или почти по всем генам. В случае гетерозигот исходной формы по одной паре аллелей в каждом последующем поколении при самоопылении доля гетерозиготных растений будет уменьшаться вдвое и соответственно увеличиваться доля гомозиготных особей: в первом поколении их будет 50%, во втором 75%, в третьем 87,5% и т.д. Доля гетерозиготных и гомозиготных особей при самоопылении рассчитывается по формулам: (1/2) n для гетерозигот и 1-(1/2) n для гомозигот, где n – число самоопылений.

Инбридинг (получение потомства от скрещивания родственных между собой особей) исходной формы, геторозиготной по одной паре аллелей (Аа), приводит к возникновению гомозигот уже двух разных типов.

Таким образом, формы, гетерозиготные по любой паре аллелей, в результате длительного инбридинга превращаются в линии, гомозиготные по этим аллелям. Чем больше пар аллелей, по которым гетерозиготно исходное растение, тем больше разных гомозиготных линий может получиться при длительном самоопылении.

Гетерозис в общей форме есть результат создания гетерозиготности в процессе скрещивания и возникновения новых взаимодействий между генами. Важнейшее отличие гетерозисных гибридов от обычных гибридных сортов состоит в том, что они используются в производстве лишь в первом поколении, а поэтому у однолетних культур их нужно получать ежегодно.

При гетерозисе не обязательно происходит усиление всех свойств и признаков организма. Один из них может проявляться сильнее, чем другие, а по некоторым признакам гетерозис может совсем отсутствовать. То есть дискретная природа наследственности определяет дискретное проявление гетерозиса.

Существуют различные теории гетерозиса. Первая попытка теоретического объяснения этого явления была сделана американскими исследователями Г. Шеллом и Э. Истом в 1908 году. Учёные считали, что соединение при гибридизации гамет с разным набором генов уже само по себе стимулирует более быстрое развитие зародыша и рост гибрида. То есть гетерозиготность является основной причиной гибридной мощности. Эта теория получила название теория сверхдоминирования (гетерозиготности).

Явление сверхдоминирования проявляется в том, что в ряде случаев гетерозиготные особи (Аа) превосходят по мощности не только особей с рецессивной гомозиготой (аа), но и особей с доминантной гомозиготой (АА):

Гипотеза гетерозиготности получила экспериментальное подтверждение в работах многих учёных на различных объектах (ячмене, кукурузе, томатах и других культурах).

Теория сверхдоминирования указывает на важное значение для возникновения гибридной мощности наследственной разнокачесвенности, которая создаётся в результате гетерозиготного состояния в одинаковых локусах гомологичных хромосом. Поскольку, как правило, максимальный гетерозис проявляется в результате скрещивания неродственных особей, то, согласно теории, эффект гетерозиготного состояния тем выше, чем больше различаются аллели каждого локуса.

Теория гетерозиготности обясняет многие случаи гетерозиса, но не охватывает всё многообразие этого сложного явления.

Теория доминирования (взаимодействия благоприятных доминантных факторов) была сформулирована Г. Девенпортом в 1908 году, дополнена А. Б. Брусом и наиболее полно изложена Д. Джонсом в 1917 году. В её основе лежит представление о том, что в процессе эволюции одни гены, которые благоприятно воздействуют на рост и развитие организма, становятся доминантными и полудоминантными, а другие гены, действующие неблагоприятно – рецессивными. По этой теории гетерозис связан с многосторонним действием доминантных генов: во -первых, они подавляют возможное вредное действие своих рецессивных аллелей; во-вторых, обладают аддитивных (суммирующим) эффектом в отношении многих количественных признаков, в отношении которых и проявляется гетерозис. Например, если какой-либо признак контролируется двумя доминантными генами А и В, тогда их сочетание в гибриде вызовет наиболее выраженный такой признак (рис.5).

Рис.5. Аддитивный эффект действия двух доминантных генов при скрещивании двух сортов гороха

По этой теории при скрещивании двух самоопылённых линий aaBBccDD и AAbbCCdd пониженная жизнеспособность первой связана с проявлением вредного действия рецессивных генов а и с, а второй – с b и d. В полученном от скрещивания этих линий гибриде AaBbCcDd доминантные гены защитят гетерозиготу от действия рецессивных аллелей.

Некоторые доминантные гены могут подавлять действие не только своих рецессивных аллелей, но и доминантных генов других пар аллелей. Это явление получило название эпистаза.

Гипотеза доминирования в целом объясняет основные особенности гетерозиса и депрессию при инбридинге. На её основе успешно осуществлялась селекция кукурузы в течение многих лет.

Теория доминирования не исключает также и теорию гетерозиготности, их также можно рассматривать как составляющие одной общей теории гетерозиса.

Концепция генетического баланса была выдвинута Лернером (1954) и поддержана Н. В. Турбиным (1961). Она исходит из того, что характер проявления любого признака у каждого родительского сорта или линии представляет собой результат выработанного в ходе отбора определённого равновесия в разнонаправленном действии на признак многих генов и условий окружающей среды, в которой происходит развитие организма. При скрещавании различающихся в наследственном отношении родительских форм у получаемых гибридов изменяется генетический баланс, что может вызвать изменение степени проявления того или иного признака.

Эта концепция позволяет соединить теории гетерозиготности и доминирования, учесть различные факторы (цитоплазмические, физиологические, биохимические) и условия окружающей среды. Однако, она не даёт представления об удельном весе каждого из факторов и типов взаимодействия наследственных факторов, лежащих в основе гетерозиса.

Концепцию компенсаторных комплексов предложил В. А. Струнников в 1983 году, которая объединила представления об аллельных и неаллельных взаимодействиях генов, обеспечивающих гетерозис. Компенсаторный комплекс – комплекс генов и их алллелей, который подбирают при получении инбредных линий. Он нивелирует отрицательные эффекты высокого уровня гомозиготности, а при гибридизации даёт эффект гетерозиса.

В сельскохозяйственных странах гетерозис широко используется при возделывании кукурузы, сахарной и кормовой свёклы, сорго, лука, томата, перца, огурца, моркови, тыквы, клещевины и других культур. Разработка приёмов создания гетерозисных гибридов различных культур – одно из крупнейших достижений современной генетики.

Раньше всего явление гетрозиса в больших масштабах стали использовать у кукурузы. Обычные сорта этой культуры почти полностью вытеснены гетерозисными гибридами первого поколения. Основные посевы кукурузы на зерно занимают двойные межлинейные (рис.5) и сортолинейные гибриды. Двойные межлинейные гибриды получают от скрещивания двух простых межлинейных гибридов (четырёх самоопылённых линий), а сортолинейные – от скрещивания сорта с самоопылённой линией или простого межлинейного гибрида с сортом.

В отличие от комбинационной селекции, при которой скрещивания проводят, чтобы создать генетическую изменчивость для обора, при селекции гетерозисных гибридов скрещивание служит для массового получения семян и их дальнейшего практичского использования.

Гетерозис – это общебиологическое явление, свойственное всем видам живых организмов. На практике его также используют в животноводстве и птицеводстве. Проведение межпородных и межлинейных скрещиваний даёт возможность значительно увеличить производство мяса, молока, яиц и других продуктов при одних и тех же затратах кормов.

Гетерозис. Особенности его проявления. Типы гетерозиных гибридов

Гетерозис (от греч. heteroiosis – изменение, превращение), «гибридная сила», понимают превосходство потомства I поколения над родительскими формами по жизнеспособности, выносливости, продуктивности,увеличение мощности возникающее при скрещивании разных растений. Во втором и последующих поколениях Гетерозис обычно затухает. Различают истинный Гетерозис – способность гибридов оставлять большое число плодовитых потомков, и гигантизм – увеличение всего гибридного организма или отдельных его частей.

Понятие о гетерозисе как проявлении «гибридной силы» было введено в науку американским генетиком В. Шеллом в 1914 г. Впервые явление гибридной силы наблюдал Ч. Дарвин у кукурузы. В его опытах у этой культуры снижалась продуктивность и уменьшалась высота растений в результате самоопыления, усиливались эти признаки при перекрестном опылении. Повышенную мощность растений, получаемых в результате скрещивания, Ч. Дарвин связывал с наследственными различиями родительских гамет.

Гетерозис в природе — очень древнее явление. Он непосредственно связан с возникновением и совершенствованием в процессе эволюции способа перекрестного опыления. Естественный отбор на протяжении многих веков создавал многочисленные ограничения для гомозиготности и столь же многочисленные приспособления для осуществления гетерозиготности.

Гетерозис у гибридов проявляется в повышении роста, более интенсивном обмене веществ и большей урожайности. Повышенная урожайность гетерозисных гибридов — главное их преимущество. Прибавка урожая у гибридов первого поколения всех сельскохозяйственных культур составляет в среднем 15–30 %, при этом нередко повышается их скороспелость. Например, у помидоров гетерознсные гибриды начинают плодоносить ка 10– 12 дней раньше и превосходят по урожайности исходные родительские сорта на 45–50 %. В Болгарии все площади этой культуры заняты гетерозисными гибридами. Используя гетерозис, можно значительно увеличить производство сельскохозяйственной продукции.

При гетерозисе не обязательно происходит усиление всех свойств и признаков растений. По одним из них он может проявляться сильнее, чем по другим, а по некоторым отсутствовать.

Гетерозис наблюдается при скрещиваниях между сортами, а также между отдаленными в генетическом и экологическом отношении видами и формами. Наиболее же сильно он проявляется и поддается управлению при скрещивании самоопыленных линий.

Одна из характерных особенностей гетерозиса — наибольшее проявление его у гибридов первого поколения, резкое снижение во втором поколении и дальнейшее затухание гибридной мощности растений в последующих поколениях. Это связано с уменьшением числа гетерозиготных особей. Например, если при скрещивании двух самоопыленных линий ААвв и ааВВ в первом поколении будет 100 % гетерозиготных растений, то во втором поколении их количество уменьшится в 2 раза, а в третьем — в 4 раза и т. д.

И. В. Мичурин неоднократно указывал на преимущества сеянцев первой генерации и категорически возражал против использования в работе гибридов второй и третьей генерации, поскольку только у сеянцев первого гибридного поколения, обладавших вследствие гетерозиготности родительских сортов большим разнообразием признаков и свойств, гетерозис закрепляется при дальнейшем вегетативном размножении.

Важнейшее отличие гетерозисных гибридов от обычных гибридных сортов состоит в том, что их используют в производстве лишь в первом поколении и поэтому получают ежегодно.[4]

Типы гетерозисных гибридов.

Различают следующие типы гибридов производственного использования: Простые(межсортовые, межлинейные, сортолинейные) и сложные(трехлинейные, четырехлинейные, синтетические). Межсортовые (редко).

При межсортовой гибридизации семена обоих компонентов высевают на участке гибридизации, где происходит их переопыление. Полученные семена передают в производство. У культур, у которых кастрация цветков не вызывает особых затруднений, все растения материнской формы кастрируют. У культур, у которых кастрация сопряжена с трудностями (свекла, подсолнечник, сорго и т. д.), происходит свободное переопыление родительских форм. В этом случае получают смесь, в которой будут и гибридные, и негибридные семена. Гетерозис здесь, естественно, ниже. Трудоемкость получения семян и их стоимость довольно высоки, а прибавки урожая небольшие — до 10%. Поэтому межсортовые гибриды не получили широкого распространения. Только по сахарной свекле они занимают значительные площади.

Более эффективны сортолинейные гибриды. Самоопыленные линии (или инцухт-линии) получают у перекрестноопыляющихся культур путем принудительного самоопыления растений в течение 5–7 лет. С каждым годом самоопыления гомозиготность линий возрастает, а урожай в силу депрессии снижается, часто падая до 30–50% по сравнению с сходной формой. Увеличивается генетическая и морфологическая дифференциация линий. Отбирают линии с хорошо выраженными ценными хозяйственными и биологическими признаками: устойчивые к полеганию, осыпанию, с хорошей облиственностью, холодостойкие, засухоустойчивые, иммунные, с хорошими показателями качества и т. д.

Читайте также:  Диоптрия глаза и линз это как связано с измерением рефракции света оптических линз

Наиболее высокую прибавку урожая дают гибриды, полученные с участием самоопыленных линий. Поэтому в производстве распространены главным образом межлинейные и сортолинейные гибриды кукурузы, а межсортовые полностью вытеснены как менее урожайные..У кукурузы лучшие межлинейные гибриды по продуктивности превышают на 30–40% свободноопыляющиеся сорта. Таким образом, эти гибриды отличаются высокой гомогенностью (однообразностью) и высоким гетерозисом. Но они, как правило, очень дорогостоящие. Снизить высокую стоимость при производстве гибридных семян простых межлинейных гибридов можно: путем удачного выбора исходного материала возможно уменьшить инцухт-депрессию линий и тем самым повысить их урожайность или для этой цели используют так называемые сестринские скрещивания.При этом для каждой предназначенной для скрещивания линии А и В создают по одной сестринской линии А и В.Перед скрещиванием линий А и В проводят скрещивание соответствующих сестринских линий, чтобы значительно снизить инцухт-депрессию.

Как правило, двойные гибриды имеют почти такую же урожайность, как и простые, но уступают им по выравненности. Однако они часто характеризуются лучшей приспособляемостью к окружающей среде. В мировом производстве гибридной кукурузы двойные гибриды играли большую роль, чем простые межлинейные гибриды. Однако удельный вес простых гибридов кукурузы в производстве постепенно увеличивается.При использовании гибридов в производстве требуются постоянные закупки семян. Однако создание так называемых гибридных популяций позволяет повторно размножать гибридные семена.Гибридные популяции получают путем механического смешивания ряда самоопыленных линий и простых гибридов и свободного их переопыления. Cнижение уровня гетерозиса зависит от количества родительских форм (линий), участвующих в создании гибрида. В связи с этим гибридные популяции, представляющие смесь нескольких линий, имеют высокую урожайность не только в первом поколении после свободного переопыления смеси линий: в последующих поколениях гетерозис у них снижается в меньшей степени, чем у обычных гибридов. Таким образом, возможно повторное размножение гибридных семян. Недостаток гибридных популяций — более низкая их урожайность по сравнению с двойными межлинейными или простыми гибридами.[3]

Суть явления гетерозиса, причины и условия появления эффекта

Явление гетерозиса наблюдали люди с древних времен и использовали для получения лучших сортов растений и пород животных. Они замечали, что от скрещивания разных линий растений получалось более устойчивое и жизнеспособное потомство. С течением времени явление стало широко применяться во многих сферах человеческой деятельности.

Гетерозис – это особое свойство организмов, которое характеризуется повышением выносливости, силы, производительности у потомков первого поколения в сравнении с родителями. Каждое следующее поколение становится слабее, теряя полезные качества вплоть до полного исчезновения.

Поскольку при последующем скрещивании гибридов первого поколения эффект гетерозиса уменьшается, применяют следующие методы для его сохранения:

  • В растениеводстве – создание полиплоидных организмов;
  • в животноводстве – искусственный партеногенез (развитие неоплодотворенного яйца под действием внешних факторов), скрещивание гибридов с родительскими формами.

Причины гетерозиса

Выделяют две причины явления:

  • Подавление вредоносных рецессивных аллелей у гетерозиготных организмов;
  • объединение в генетическом коде потомков лучших доминантных качеств родителей

Проявляется в двух направлениях:

Эугетерозис – истинный гетерозис, улучшение жизнеспособности организмов, дает возможность выживать в быстроизменяющихся условиях.

Искусственный гетерозис – созданный человеком, проявляется в ускорении роста, высокой плодовитости, не имеет ценности для организмов в плане выживания и адаптации.

Как возникает явление гетерозиса

Существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить суть гетерозиса растений и животных. Первым предложил свою теорию Ч.Дарвин.

Он изучил исследования английских селекционеров, которые занимались выведением новых пород животных для сельского хозяйства. Дарвин заметил, что близкородственное скрещивание, которое использовалось для сохранения полезных качеств, приводило к противоположному эффекту. Точно как самоопыление растений. При этом скрещивание отдаленных видов повышало жизнеспособность потомков.

Дарвин описал в книге свои предположения, что улучшение и ухудшение качеств потомков происходит по одной причине – это связано со степенью выраженности различия и сходства половых элементов, которые объединяются во время оплодотворения.

Таким образом, существенные различия между родительскими формами, приведут к более сильному проявлению гетерозиса, а у потомков близкородственных организмов явление ослабевает.

Эффект гетерозиса особенно проявляется в первом поколении, затем постепенно угасает

Джонсом была выдвинута также гипотеза доминирования. Она гласит, что доминантные гены благоприятно воздействуют на явление – так как положительная сторона гетерозиса проявляется именно в сочетании полезных доминантных качеств родителей.

Во время скрещивания идет объединение в одном организме доминантных признаков находящихся в разных локусах, которые при этом подавляют неблагоприятное действие рецессивных аллелей.

Гипотеза доминирования нашла много сторонников, но и она не способна объяснить все спорные моменты, возникающие в процессе гетерозиса. Если придерживаться данной гипотезы, то можно предположить, что при скрещивании особей с несколькими парами отличительных признаков, полученные в потомстве гетерозиготы Aa будут близки по продуктивности к гомозиго­те AA. Но в реальности все происходит иначе и гетерозиготный организм превосходит по качеству признака обоих родителей, как рецессивную (aa), так и доминантную (AA) гомозиготу. Поэтому эффект гетерозиса проявляется только в первом поколении. В последующих поколениях эффект угасает.

Это явление названо сверхдоминированием.

Сверхдоминирование объясняется наличием разнокачественных признаков одной и той же пары аллелей у гибридов первого поколения в результате использования отличающихся исходных форм.

Формирование зародыша из разнородных гамет родителей, вызывает некую стимуляцию, что ускоряет рост и развитие гибридных особей.

Гетерозис у животных

Практическое использование явления в животноводстве основано на улучшении качества производимой продукции. Положительные моменты проявляются в жизнестойкости животных, в повышенной плодовитости, ускорении роста, уменьшении затрат на корм и т.д.

Эффект гетерозиса применяется в разнообразных отраслях: скотоводстве, овцеводстве, птицеводстве. Для получения гетерозисных гибридов используют следующие методы:

  • Межвидовое скрещивание: результатом такого метода стало получение мулов – выносливых и высокопроизводительных животных. При спаривании двугорбого верблюда с одногорбым рождаются нары, имеющие большую массу, силу и плодовитость.
  • межпородное скрещивание: применяется в животноводстве чаще всего, гибриды первого поколения всегда превосходят исходные формы по массе, молоко имеет высокую жирность, а потомки более жизнеспособны.

Условия получения эффекта в животноводстве

При межпородном скрещивании необходимо внимательно подбирать породы. Родительские формы должны обладать высокой продуктивностью и пройти ряд селекционных отборов.

Выращивать полученных гибридов нужно с учетом особенностей жизнедеятельности обеих исходных пород, чтобы получить здоровое потомство.

Гетерозис у растений

В начале прошлого века Г.Шулл впервые описал явление гетерозиса у растений на примере кукурузы. Использовались для скрещивания две генетически разнородные линии, в результате получили высокопродуктивный сорт с увеличением урожайности на 30%. Чаще всего явление в растениеводстве используют при выращивании кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, овощей, трав.

А. Густафсон выделил 3 формы гетерозиса у растений:

  1. Репродуктивный – связан с увеличением продуктивности новых сортов и ростом урожайности.
  2. Соматический – проявляется в увеличении размеров гибридов первого поколения.
  3. Приспособительный – выработка у растений устойчивости к неблагоприятным факторам, к засухе или повышенной влажности, заморозкам и вредителям.

Гетерозис и его использование в селекции растений

Увеличение мощности, жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами называется гетерозисом.

Понятие о гетерозисе как проявлении «гибридной силы» было введено в науку американским генетиком В. Шеллом в 1914 г. Впервые явление гибридной силы наблюдал Ч. Дарвин у кукурузы. В его опытах у этой культуры снижалась продуктивность и уменьшалась высота растений в результате самоопыления, усиливались эти признаки при перекрестном опылении. Повышенную мощность растений, получаемых в результате скрещивания, Ч. Дарвин связывал с наследственными различиями родительских гамет.

Гетерозис в природе — очень древнее явление. Он непосредственно связан с возникновением и совершенствованием в процессе эволюции способа перекрестного опыления. Естественный отбор на протяжении многих веков создавал многочисленные ограничения для гомозиготности и столь же многочисленные приспособления для осуществления гетерозиготности.

Гетерозис у гибридов проявляется в повышении роста, более интенсивном обмене веществ и большей урожайности. Повышенная урожайность гетерозисных гибридов — главное их преимущество. Прибавка урожая у гибридов первого поколения всех сельскохозяйственных культур составляет в среднем 15—30 %, при этом нередко повышается их скороспелость. Например, у помидоров гетерознсные гибриды начинают плодоносить ка 10— 12 дней раньше и превосходят по урожайности исходные родительские сорта на 45—50 %. В Болгарии все площади этой культуры заняты гетерозисными гибридами. Используя гетерозис, можно значительно увеличить производство сельскохозяйственной продукции.

При гетерозисе не обязательно происходит усиление всех свойств и признаков растений. По одним из них он может проявляться сильнее, чем по другим, а по некоторым отсутствовать.

Гетерозис наблюдается при скрещиваниях между сортами, а также между отдаленными в генетическом и экологическом отношении видами и формами. Наиболее же сильно он проявляется и поддается управлению при скрещивании самоопыленных линий. Инцухт дает возможность разложить сорт-популяцию на составляющие его биотипы (линии). Техника индухтироваиия несложна. Например, у кукурузы метелку накрывают пергаментным изолятором в самом начале цветения. На этом же растении изолируют и початок, до того как у него появятся нити. Лучший материал для изоляции початка — целлофан. Размеры изоляторов: для метелки 20X30 см, для початков — 10×16 см. Пергаментные изоляторы склеивают столярным клеем, добавляя к нему небольшое количество хромпика, а целлофановые — насыщенным раствором хлористого цинка.

При созревании пыльцы метелку срезают и помещают ее под изолятор вместе с початком. Растения, полученные от самоопыления, на следующий год снова подвергают самоопылению, повторяя эту процедуру в течение нескольких лет. Через 4—5 лет инцухтироваиия практически достигается очень высокая степень выравненности в потомстве инцухт-линий и дальнейшее самоопыление становится излишним.

Выделенные линии в дальнейшем размножают уже не под изоляторами, а на специальных участках, где происходит перекрестное опыление растений в пределах одной линии без опасности нарушения их однородности. Полученные инцухт-линии вследствие низкой урожайности и слабого роста непосредственно использовать нельзя. Но среди этих линий бывают очень ценные по отдельным хозяйственно полезным признакам. Например, у кукурузы появляются линии, устойчивые к пузырчатой головне — очень опасной болезни этой культуры, уносящей до 10 % урожая. Некоторые линии отличаются повышенным содержанием жира или белка в семенах, большой скороспелостью, низкорослостью, устойчивостью к повреждению кукурузным мотыльком, ветролому к т. д. Такие инцухт-линии используют в скрещиваниях между собой, а также с сортами.

После достижения линиями однородности по морфологическим и физиологическим признакам, что обычно бывает после 4—5 лет самоопыления, их оценивают на комбинационную способность, то есть способность давать высокопродуктивные гибриды. Различают общую и специфическую комбинационную способность.

Общая комбинационная способность показывает среднюю ценность линий в гибридных комбинациях. Ее определяют, по результатам скрещивания линий с сортом, служащим в качестве отцовского родителя, называемого в этом случае тестером.

Специфическую комбинационную способность оценивают по результатам скрещивания линий с какой-либо одной линией или простым гибридом. При этом выявляются случаи, когда некоторые комбинации оказываются лучше или хуже, чем можно было бы ожидать на основании среднего качества изучаемых линий, устанавливаемого путем оценки общей комбинационной способности.

Для определения специфической комбинационной способности самоопыленных линий применяют диаллельные скрещивания, при которых каждую линию скрещивают со всеми остальными для получения и оценки всех возможных комбинаций.

Одна из характерных особенностей гетерозиса — наибольшее проявление его у гибридов первого поколения, резкое снижение во втором поколении и дальнейшее затухание гибридной мощности растений в последующих поколениях. Это связано с уменьшением числа гетерозиготных особей. Например, если при скрещивании двух самоопыленных линий ААвв и ааВВ в первом поколении будет 100 % гетерозиготных растений, то во втором поколении их количество уменьшится в 2 раза, а в третьем — в 4 раза и т. д.

И. В. Мичурин неоднократно указывал на преимущества сеянцев первой генерации и категорически возражал против использования в работе гибридов второй и третьей генерации, поскольку только у сеянцев первого гибридного поколения, обладавших вследствие гетерозиготности родительских сортов большим разнообразием признаков и свойств, гетерозис закрепляется при дальнейшем вегетативном размножении.

Читайте также:  Базофилы в крови это что такое и почему у ребенка базофилы повышены

Важнейшее отличие гетерозисных гибридов от обычных гибридных сортов состоит в том, что их используют в производстве лишь в первом поколении и поэтому получают ежегодно.

Среди полевых культур гетерозис сейчас наиболее широко используется у кукурузы. Обычные сорта этой культуры почти полностью вытеснены гетерозисными гибридами, которые представлены следующими основными типами. Сортолинейные гибриды получаются от скрещивания сорта с самоопыленной линией или от скрещивания простого межлинейного гибрида с сортом. Пример сортолинейных гибридов первого типа — Буковинский ЗТВ. Он получен от скрещивания немецкого сорта Глория Янецкого Т с самоопыленной линией ВИР 44ТВ. Эта линия, являющаяся отцовской формой гибрида, — одна из лучших самоопыленных линий. Она высокоустойчива к засухе и пузырчатой головне, обладает высокой комбинационной способностью, растения ее, как правило, двухпочатковые.

Гибрид Буковинский 3ТВ отличается очень высокой холодостойкостью, сравнительно скороспелый и высокоурожайный, устойчив к шведской мухе, способен сохранять зеленые листья и стебли при полной зрелости зерна.

К сортолинейным гибридам второго типа относится Днепровский 56ТВ. Он получен от скрещивания простого межлинейного гибрида Искра Т с сортом Северодакотская ТВ: Искра (ВИР 26ТХВИР 27Т) х Северодакотская ТВ. Сортолинейные гибриды превышают по урожайности зерна обычные сорта в среднем на 4—5 ц/га, или на 15—20 %. Районированы новые сортолинейные гибриды: Буковинский ПТ, гибрид Коллективный 244, Днепровский 260M.

Простые межлинейные гибриды получают путем скрещивания двух самоопыленных линий. Например, от скрещивания самоопыленных линий ВИР 28 и ВИР 29 получен простой межлинейный гибрид Идеал, а от скрещивания ВИР 44 и ВИР 38 — простой межлинейный гибрид Слава.

Простые межлинейные гибриды дают большой гетерозис, но вследствие низкой урожайности образующих их самоопыленных линий они долгое время не получали широкого распространения в производстве. За последние годы удалось путем периодического отбора повысить продуктивность самоопыленных линий и на их основе создать несколько гибридов этого типа, в том числе такие высокопродуктивные, как Краснодарский 303ТВ, Одесская 50МВ, Новинка, Награда ТВ, Закарпатский 2ТВ и др. Простые межлинейные гибриды в условиях производства на 10—12 ц/га и более превышают по урожаю зерна лучшие двойные межлинейные и сортолинейные гибриды. Так, широко возделываемый в степных областях Украины, на Северном Кавказе и в Молдавской ССР простой гибрид Краснодарский 303ТВ дает с 1 га 80—90 ц зерна, а при орошении — свыше 150 ц. Районированы новые простые межлинейные гибриды Днепровский 70ТВ, Краснодарский 301ТВ, Молдавский 385АМВ, высоколизиновые гибриды Краснодарский 303Л и Геркулес Л.

На основе простых межлинейных гибридов создаются высокоурожайные двойные межлинейные и сортолинейные гибриды, а также сложные гибридные популяции. Например, в результате скрещивания простого межлинейного гибрида Астра (линия 346 X Хлиния Wud) с простым гибридом Атлас (линия 502 Х линия 21) получен двойной межлинейный гибрид Молдавский 330. Двойные межлинейные гибриды дают прибавку урожая зерна в сравнении с обычными сортами 8—12 ц/га, или 25—40 %. Районированы новые двойные межлинейные гибриды: Жеребковский 90 MB, Чуйский 60TB, Днепровский 505 MB, Молдавский 330, Поволжский ИВ.

Сложные гибридные популяции, или синтетические сорта, получают путем смешения семян нескольких самоопыленных линий или 2—4 двойных межлинейных гибридов. В отличие от других типов гибридов их можно возделывать без заметного снижения гетерозиса путем простого пересева в течение 3—4 лет. Благодаря постоянно идущему переопылению гетерозис в такой популяции может поддерживаться на достаточно высоком уровне в нескольких поколениях.

Трехлинейные гибриды получают при скрещивании простых межлинейных гибридов с самоопыленными линиями. Например, при создании трехлинейнего гибрида Днепровский 460 MB в качестве материнской формы был взят простой гибрид Днепровский 20 М (линия ВИРИУМ х линия Т 1353М), а отцовской — линия А 619 MB. Районированы трехлинейные гибриды Днепровский 460 MB, Коллективный 101 ТВ, Харьковский 178 ТВ.

Для получения гибридных семян родительские формы гибридов высевают на участках гибридизации.

Трудоемкость и большие затраты на работу по удалению метелок у растений материнских форм гибридов в значительной мере препятствовали широкому использованию явления гетерозиса. Наилучшее решение этого вопроса — отыскание или создание материнских форм растений, обладающих мужской стерильностью, что исключило бы необходимость искусственной кастрации.

Было обращено внимание на то, что у многих видов растений с обоеполыми цветками изредка встречаются единичные особи со стерильными мужскими генеративными органами. Такие факты были известны еще Ч. Дарвину. Он рассматривал их как склонность вида переходить от однодомности к двудомности, которую считал в эволюционном отношении более совершенной. Таким образом, появление у однодомных растений особей, имеющих мужскую стерильность, представляет собой естественное явление эволюционного процесса.

Цитоплазматическую мужскую стерильность (ЦМС) впервые наблюдал немецкий генетик К. Корренс в 1904 г. у огородного растения летний чабер. В 1921 г. английский генетик В. Бетсон обнаружил ее у льна, а в 1924 г. американский генетик Д. Джонс — у лука. ЦМС у кукурузы впервые была открыта академиком ВАСХНИЛ М. И. Хаджиновым в 1932 г. и независимо от него одновременно американским генетиком М. Родсом. Особи, обладающие ЦМС, передают это свойство по наследству только через материнские растения.

Это замечательное открытие долгое время не использовалось в селекции. Но начиная с 50-х годов оно было оценено по достоинству и нашло широкое практическое применение вначале при возделывании кукурузы, а затем и многих других культур.

У кукурузы существует два типа ЦМС: техасский (Т) и молдавский (М). Техасский тип ЦМС, при котором получаются почти полностью стерильные початки, был открыт американским генетиком Д. Роджерсом на Техасской опытной станции в 1944 г., а молдавский тип ЦМС — Г. С. Галеевым на Кубанской станции ВИР в 1953 г. в образце местной кукурузы из Молдавии. При этом типе стерильности в пыльниках образуется небольшое количество жизнеспособной пыльцы. Техасский и молдавский типы ЦМС различаются между собой тем, что для каждого из них имеются свои линии, закрепляющие стерильность или восстанавливающие фертильность.

Метод получения гибридных семян кукурузы без удаления метелок на основе ЦМС стали использовать в начале 50-х годов. Для создания гибридов кукурузы на стерильной основе необходимо иметь: стерильные аналоги самоопыленных линий или сортов; линии — закрепители стерильности; линии — восстановители фертильности.

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

Гетерозис и аутбридинг – что это?

Что такое аутбридинг?

Аутбриндинг – способ разведения животных, который представляет собой скрещивание неродственных особей.

Аутбриндинг отличается от других методов разведения простотой и надежностью, в связи с тем, что не несет провалов в продуктивности, а наоборот приводит к рождению потомства со стабильной продуктивностью.

Благодаря аутбриндингу с конца XIX века сформировались многочисленные современные породы сельскохозяйственных животных, полученные из разнообразных местных пород.

Гетерозис

Получение более продуктивного потомства при методе аутбриндинга происходит благодаря эффекту гетерозиса.

Метод гетерозиса сам по себе известен с давних пор. Его широко использовали как в растениеводстве, так и в животноводстве. С помощью данного эффекта, к примеру, были выведены мулы путем скрещивания лошадей и ишаков.

Первым, кто дал определение гетерозису, был Чарльз Дарвин. В ходе своих исследований растений он открыл, что при перекрестном опылении растение получает более благоприятное воздействие, чем при самоопылении. Причину гетерозиса Дарвин объяснял биологическими различиями и особенностями мужских и женских гамет.

Позже ученые выдвинули еще несколько теорий развития гетерозиса. Автором одной из них является наш соотечественник М.В. Турбин, предложивший теорию генетического баланса. По этой теории гетерозис происходит под влиянием многочисленных комбинаций генов, которые были сбалансированы эволюцией в организме. То есть под воздействием как естественного, так и искусственного отбора при скрещивании животных оптимальные геномы родителей создают у потомков новые комбинации генов, которые и вызывают гетерозис.

Как проявляется эффект гетерозиса?

Гетерозис проявляется в большей степени в таких признаках, как скорость набора массы, яйценоскость, то есть тех, которые имеют низкий показатель наследуемости. Данные признаки развиваются под влиянием аддитивных генов. Также в развитии данных признаков большую роль играет окружающая среда.

В современной науке испытаны разнообразные технологии получения эффекта гетерозиса: это и внутрипородные спаривания по гетерогенному подбору, и межлинейные кроссы инбредных линий, а также межвидовые и межпородные скрещивания.

Так например, для получения хорошего качества и высокого выхода говядины применяют скрещивание молочных и молочно-мясных пород коров с быками-производителями мясных пород.

А в птицеводстве как мясного, так и яичного направлений при скрещивании различных пород и линий потомство приобретает гетерозис по признакам жизнеспособности, эффективности корма и, конечно, продуктивности.

Причем проявляться гетерозис может в различных формах. Так при аутбридинге потомство может не выделяться по признаку живой массы от своих родителей, однако может заметно превосходить их по плодовитости и жизнеспособности.

Для того, чтобы выявить гетерозис необходимо:

  1. Правильно выбрать линию для скрещивания
  2. Определить, какая линия будет отцовской, а какая материнской

Только при удачном выборе этих двух факторов будет достигнута лучшая комбинация. Но, конечно, это метод проб и ошибок.

При этом следует учитывать комбинационные способности выбранных пород и линий. Такая комбинационная способность имеет две категории:

Общая комбинационная способность – подразумевает способность особей конкретного вида (породы или линии) вообще получать эффект гетерозиса при скрещивании с другими видами (породами или линиями).

Специфическая комбинационная способность – подразумевает под собой способность особей данной породы (линии) давать гетерозис при скрещивании с определенной породой или линией.

Явление гетерозиса – где применялось?

Так как благодаря гетерозису можно достичь впечатляющих показателей роста продуктивности и жизнеспособности животных, это явление нашло применение в животноводстве в растениеводстве.

В растениеводстве с помощью гетерозиса были достигнуты просто впечатляющие результаты – урожайность отдельных сортов была повышена почти до 40 процентов.

Лидером среди гетерозисных сельскохозяйственных культур является кукуруза. Новые гибридные сорта кукурузы имеют высокую устойчивость к засухе, сохранность семян, повышенный иммунитет растений.

успешно применяется эффект гетерозиса при гибридизации пшеницы, сахарной свеклы, сорго и других культур, а также в плодово-ягодном и овощном растениеводстве.

А вот птицеводстве основным направлением селекционных работ , где применяется метод гетерозиса является получение бройлерных и яичных пород домашней птицы.

Но одним птицеводством применение данного эффекта, конечно же, не ограничивается. Явление гетерозиса с успехом применяется в мясном скотоводстве КРС, овцеводстве, верблюдоводстве и даже рыбоводстве.

Кроме того, благодаря исследованиям ученых было установлено и появление гетерозиса при межвидовом скрещивании. Помимо упомянутых выше мулов таким образом были выведены и другие известные породы.

Знаменитая порода КРС Санта Гертруда, выведенная в США в начале XX века, отличается просто удивительным набором массы – вес взрослых особей доходит до 700 кг. А выведена данная порода была путем скрещивания дикого быка Зебу с мясной породой коров Шортгорн.

Достижением казахских животноводов стала порода овец Архаромеринос, выведенная в 50-х годах прошлого столетия. Данный гибрид, полученный путем скрещивания горного барана Архара с овцами тонкорунной породы, превзошел все ожидания селекционеров по многим параметрам, таким как: плодовитость, крепкий иммунитет, выход мяса, качество и количество шерсти, и, как бонус, способность жить в горах.

Несмотря на все свои очевидные преимущества, данный эффект имеет и свои недостатки. И, конечно, главным из них, является непродолжительность действия гетерозиса.

Дело в том, что гедерозис наиболее заметно проявляется при скрещивании отдаленных по степени родства особей. При данном условии эффект сильно закрепляется у первого поколения.

Но, чем дальше, тем меньше проявляются признаки гетерозиса, и в итоге они исчезают совсем.

Ученые ищут пути решения данной проблемы – как продлить действие эффекта гетерозиса. Одним из решений стало переменное скрещивание, то есть когда выводят гибридов от двух разных пород, а затем полученные особи скрещивают с другими породами.

Аутбриндинг, несмотря на недостатки эффекта гетерозиса, остается эффективным методом повышения продуктивных показателей животных и растений.

Читайте также:  Доза лекарственного вещества и рентгеновского излучения: максимальная суточная и разовая доза

Гетерозис у детей как явление: положительные стороны гетерозиса и недостатки

Эф­фект ге­те­ро­зи­са про­яв­ля­ет­ся вслед­ствие уве­ли­че­ния доли ге­те­ро­зи­гот в потом­стве.

Ге­те­ро­зис (от греч. heteroiosis — из­ме­не­ние, пре­вра­ще­ние) — «ги­брид­ная сила», уско­ре­ние роста и уве­ли­че­ние раз­ме­ров, по­вы­ше­ние жиз­не­стой­ко­сти и пло­до­ви­то­сти ги­бри­дов пер­во­го по­ко­ле­ния при раз­лич­ных скре­щи­ва­ни­ях как жи­вот­ных, так и рас­те­ний.

Ис­поль­зо­ва­ние ге­те­ро­зи­са в рас­те­ние­вод­стве — важ­ный приём по­вы­ше­ния про­дук­тив­но­сти рас­те­ний. Уро­жай ге­те­ро­зис­ных ги­бри­дов на 10—30% выше, чем у обыч­ных сор­тов.

В ос­но­ве ге­те­ро­зи­са лежит рез­кое по­вы­ше­ние ге­те­ро­зи­гот­но­сти у ги­бри­дов пер­во­го по­ко­ле­ния и пре­вос­ход­ство ге­те­ро­зи­гот по опре­делённым генам над со­от­вет­ству­ю­щи­ми го­мо­зи­го­та­ми. При скре­щи­ва­нии между собой сле­ду­ю­щих по­ко­ле­ний ге­те­ро­зис осла­бе­ва­ет и за­ту­ха­ет.

Увеличивается доля гомозигот в потомстве.Приведу цитату из википедии:”Это явление противоположно инбредной депрессии, нередко возникающей в результате инбридинга (близкородственного скрещивания), приводящего к повышению гомозиготности.”

Инбридинг – повышение гомозиготности;

ГЕТЕРОзис – увеличения доли гетерозигот в потомстве.

В основе гетерозиса лежит резкое повышение гетерозиготности у гибридов первого поколения и превосходство гетерозигот по определённым генам над соответствующими гомозиготами. Таким образом, явление гибридной мощности противоположно результату близкородственного скрещивания – инбридинга, имеющему для потомства неблагоприятные последствия.

(источник: Биологический словарь http://sbio.info/page.php?id=10824)

Эффект гетерозиса получают путем кратного увеличения хромосомного набора клеток, т.е. полиплоидии

Что пред­став­ля­ет собой яв­ле­ние гетерозиса?

1) по­вы­шен­ное число му­та­ций у близ­ко­род­ствен­ных гибридов

2) не­спо­соб­ность отдалённых ги­бри­дов к размножению

3) по­вы­шен­ная жиз­не­спо­соб­ность близ­ко­род­ствен­ных гибридов

4) по­вы­шен­ная уро­жай­ность отдалённых гибридов

Яв­ле­ние ге­те­ро­зи­са пред­став­ля­ет собой по­вы­шен­ную уро­жай­ность отдалённых ги­бри­дов.

Гетерозис — явление “гибридной силы”. Под гетерозисом понимают превосходство потомства перво­го поколения над родительскими формами по жизнеспособно­сти, выносливости, продуктивности, возникающее при скрещи­вании разных рас, пород животных, и т.п. Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения.

А разве гетерозисные гибриды не бесплодны?

Мне кажется, правильный ответ-2.

Все приведённые ниже термины и приёмы, кроме двух, используются для описания методов клеточной инженерии. Определите два термина или приёма, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны

2) трансплантация ядер клеток

3) межлинейная гибридизация

4) гибридизация соматических клеток

5) выращивание растений из каллусной ткани

Два термина или приёма, «выпадающих» из общего списка:

3) межлинейная гибридизация

— это методы селекции

Ге­те­ро­зис (от греч. heteroiosis — из­ме­не­ние, пре­вра­ще­ние) — «ги­брид­ная сила», уско­ре­ние роста и уве­ли­че­ние раз­ме­ров, по­вы­ше­ние жиз­не­стой­ко­сти и пло­до­ви­то­сти ги­бри­дов пер­во­го по­ко­ле­ния при раз­лич­ных скре­щи­ва­ни­ях как жи­вот­ных, так и рас­те­ний.

Для получения чистой линии, то есть генетически однородного сорта, применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от единственной особи с желательными признаками.

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.

Методы клеточной инженерии:

5) Культура изолированных тканей обычно бывает представлена каллусными или реже – опухолевыми тканями. Оторванная от коллектива себе подобных клетка в пробирке сохраняет «память» – генетическую информацию, заложенную родителями. Но специализацию она утрачивает и образует при делении нечто аморфное, напоминающее по форме морскую губку – каллус– это ткань, которая возникает не только в пробирке, но и в естественных условиях при поранении растения.

Регенерации полноценных растений из каллуса добиваются в принципе двумя путями: дифференциацией побегов и корней посредством изменения соотношения гормонов цитокинина и ауксина или образованием эмбриоидов. Этот соматический (асексуальный) эмбриогенез впервые был прослежен к 1959 г. у моркови; со временем его стали применять при производстве жизнеспособных растений у разных видов.

4) Гибридизация соматических клеток

Создание неполовых гибридов путем слияния изолированных протопластов, полученных из соматических клеток. Этот метод позволяет скрещивать филогенетически отдаленные виды растений, которые невозможно скрестить обычным половым путем, вызывать слияние трех и более родительских клеток, получать асимметричные гибриды, несущие весь генный набор одного из родителей наряду с несколькими хромосомами или генами, или только органеллами и цитоплазмой другого. Гибридизация соматических клеток дает возможность не только соединить в одном ядре гены далеких видов растений, но и сочетать в гибридной клетке цитоплазматические гены партнеров.

2) Трансплантация ядер клеток

В последнее время разработано несколько эффективных методов, позволяющих изучать взаимоотношения ядра и цитоплазмы.

Наиболее важное значение, по-видимому, имеет метод пересадки ядра одной клетки в цитоплазму другой клетки, из которой предварительно удалили собственное ядро. Наблюдения за поведением таких клеток позволяют изучать влияние объединения ядра и цитоплазмы разных клеток на поведение обоих компонентов.

Хотя большинство признаков ядерно-цитоплазматических гибридов, несомненно, определяется ядром, некоторые из них в отдельных случаях могут контролироваться цитоплазмой и сохраняться в ряду многих клеточных поколений.

Какое явление наблюдается при скрещивании двух чистых линий между собой и получения в результате высокоурожайного гибрида?

Гетерозис – превосходство детей над родителями по продуктивности, плодовитости, жизнеспособности. Проявляется только в F1. Гетерозис получается при спаривании гомозиготных (чистых линий), разных по генотипу родителей, чтобы у детей возросла гетерозиготность. В основе гетерозиса лежит резкое повышение гетерозиготности у гибридов первого поколения и превосходство гетерозигот по определённым генам над соответствующими гомозиготами.

как отличить в этом вопросе правильный ответ 2 от ответа 4?

От­да­лен­ная ги­бри­ди­за­ция — это процесс, а гетерозис — один из вариантов результата экого процесса.

Гетерозис про­яв­ля­ет­ся у

1) ги­бри­дов пер­во­го поколения

2) ги­бри­дов вто­ро­го поколения

3) потом­ства от близ­ко­род­ствен­но­го скрещивания

4) потом­ства с ре­цес­сив­ны­ми признаками

Ге­те­ро­зис — пре­вос­ход­ство детей над ро­ди­те­ля­ми по про­дук­тив­но­сти, пло­до­ви­то­сти, жиз­не­спо­соб­но­сти. Про­яв­ля­ет­ся толь­ко в F1. Ге­те­ро­зис по­лу­ча­ет­ся при спа­ри­ва­нии го­мо­зи­гот­ных (чи­стых линий), раз­ных по ге­но­ти­пу ро­ди­те­лей, чтобы у детей воз­рос­ла ге­те­ро­зи­гот­ность. В ос­но­ве ге­те­ро­зи­са лежит рез­кое по­вы­ше­ние ге­те­ро­зи­гот­но­сти у ги­бри­дов пер­во­го по­ко­ле­ния и пре­вос­ход­ство ге­те­ро­зи­гот по опре­делённым генам над со­от­вет­ству­ю­щи­ми го­мо­зи­го­та­ми.

Явление ге­те­ро­зи­са на­блю­да­ет­ся у гибридов, по­лу­чен­ных от

Явление ге­те­ро­зи­са воз­ни­ка­ет при скре­щи­ва­нии от­да­лен­ных ро­ди­тель­ских форм, на­при­мер, мул.

Гетерозис (гибридная мощность, гибридная сила) — превосходство гибридов первого поколения над родительскими формами по жизнеспособности, урожайности, плодовитости и ряду других признаков. Для получения эффекта гибридной мощности важно в качестве родителей выбирать неродственные формы, представляющие различные линии, породы, даже виды.

А это точно? А то в интернете открыла гетерозис, а там только о близкородственном скрещивании говорится.

Отдаленная гибридизация (аутбридинг) часто приводит к гетерозису.

В основе гетерозиса лежит резкое повышение гетерозиготности у гибридов первого поколения и превосходство гетерозигот по определённым генам над соответствующими гомозиготами. Таким образом, явление гибридной мощности противоположно результату близкородственного скрещивания – инбридинга, имеющему для потомства неблагоприятные последствия.

Межлинейная гибридизация в селекции растений способствует

Для получения чистой линии, то есть генетически однородного сорта, применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от единственной особи с желательными признаками.

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.

Полиплоидия — увеличение числа хромосом в ядре клетки, кратное гаплоидному набору, вызывается ядами, разрушающими веретено деления.

Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций).

Эффект гетерозиса обусловлен

Под термином гетерозис в самом широком смысле слова понимают все положительные эффекты, ведущие к превосходству гибридов первого поколения (F1) над родительскими формами.

Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом рецессивные полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются.

В селекции растений используют метод полиплоидии для получения

Для гетерозиса используют отдаленную гибридизацию,для создания чистых линий используют близкородственные скрещивания, трансгенные организмы создает генная инженерия.

Почему эффект гетерозиса проявляется только в первом поколении?

1) По мнению ученых, причиной гетерозиса считается гетерозиготность потомства.

2) Во втором поколении половина генов переходит в гомозиготное состояние и эффект теряется.

Установите соответствие между методами и областями науки и производства, в которых эти методы используются: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

А) получение полиплоидов

Б) метод культуры клеток и тканей

В) использование дрожжей для производства белков и витаминов

Г) метод рекомбинантных плазмид

Д) испытание по потомству

Е) гетерозис

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

МЕТОДЫОТРАСЛИ
AБВГДЕ

Биотехнология — это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Селекция: получение полиплоидов; испытание по потомству; гетерозис. Биотехнология: метод культуры клеток и тканей; использование дрожжей для производства белков и витаминов; метод рекомбинантных плазмид.

Плазмиды – мелкие кольцевые молекулы ДНК, присутствующие в клетках бактерий. Они содержат дополнительную генетическую информацию, способны автономно, независимо от ДНК хромосом, реплицироваться; некоторые плазмиды обладают способностью встраиваться в хромосому бактерии и выходить из нее; некоторые могут переходить из одной клетки в другую. В генетической инженерии наиболее широко используется три типа плазмид F, P и Col. Метод создания рекомбинантных плазмид был разработан П.Бергом в 1972г. Ими была создана рекомбинантная плазмида, содержащая галактозный оперон E.coli. В плазмиду могут быть включены природные или синтезированные гены. После проникновения в клетку бактерии рекомбинантная плазмида может функционировать и размножаться автономно, либо включаться в ДНК хромосомы бактерии. Таким методом в клетки бактерии были введены гены человека и созданы штаммы бактерий-суперпродуценто соматостатина, интерферона, инсулина, гормоны роста человека, быка, глобин животных и человека.

Разработка биотехнологии производства интерферона – сложный процесс, требующий строгой регламентации действий на многочисленных этапах. Рассмотрим получение интерферона с помощью технологии рекомбинантной ДНК. Рекомбинантную молекулу ДНК получают встраиванием определенных генов в ДНК. С помощью ферменто-рестриктаз «разрезают» участки исходной ДНК и выделяют нужные гены. Другой фермент – лигаза – «вшивает» гены в новую ДНК. Микроорганизмы с рекомбинантной ДНК при их выращивании производят нужный продукт.

Вначале выделенную из крови доноров и находящуюся в культуре суспензию лейкоцитарных клеток обрабатывают вирусом, оказывающим индуцирующий эффект на биосинтез интерферона. В дальнейшем из лейкоцитов получают иРНК, программирующую биосинтез интерферона. Даже в индуцированных вирусом Сендай лейкоцитах иРНК содержится не более 0,1 % (Смородинцев А.А., 1985).

С помощью фермента обратной трансриптазы (ревертазы) на полинуклеотидной основе иРНК синтезируют комплементарную ей одноцепочечную копию ДНК (кДНК). Этому этапу предшествует синтез дезоксирибонуклеотида – затравки, состоящей из 32 мононуклеотидов, которая при гибридизации взаимодействует с соответствующим комплементарным участком выделенной из лейкоцитов иРНК и в дальнейшем выступает в качестве стартовой отметки, от которой начинается РНК-зависимый синтез одной из цепей ДНК (кДНК).

На следующем этапе на отделенной от гибридной структуры ДНК –РНК одноцепочечной кДНК осуществляется биосинтез второй комплементарной цепи ДНК. Чтобы обеспечить в синтезированной к ДНК комплементарность липких концов, к ним присоединяются линкеры (переходники). Они являются синтезированными химическим путем короткими участками ДНК, имеющими разные липкие концы. Обработка рестрикционной эндонуклеазой концов кДНК, а также подобранной плазмиды вектора. Которая в результате ферментативного гидролиза расщепляется рестриктазой с образованием линейной молекулы ДНК с липкими концами, позволяет соединить кДНК с плазмидой и благодаря липким концам и с помощью ДНК-лигазы образовать кольцевидную рекомбинантную плазмиду с синтезированной кДНК, в которой находится ген, кодирующий биосинтез а-интерферона.

Ссылка на основную публикацию