Близкородственное скрещивание животных и самоопыление растений
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Скрещивание — необходимое условие для осуществления комбинативной изменчивости. Оно позволяет сочетать в потомстве ценные признаки обоих родителей и избавляться от ненужных свойств. В зависимости от степени родства родителей, выделяют несколько типов скрещивания:
1. родственное скрещивание;
2. неродственное скрещивание:
а) внутрипородное (внутрисортовое),
б) отдаленная гибридизация.
Родственное скрещивание — это скрещивание особей, состоящих в близком родстве: родители - дети, брат — сестра. Родственное скрещивание у животных обозначают термином инбридинг, в растениеводстве самоопыление растений -- инцухт. Однако часто термином инбридинг обозначают близкородственное скрещивание вообще. Длительный инбридинг сопровождается гомозиготизацией потомства, то есть все большее число генов присутствует в одной из возможных аллельных форм. Чем меньшее количество генов ответственно за развитие признака и чем дальше степень родства, тем медленнее наступает гомозиготность. Однако, следует иметь в виду, что абсолютной гомозиготности не наблюдается никогда, поскольку всегда возникают мутации. Путем применения инбридинга выводят чистые линии -гомозиготные формы одного сорта.
Неродственное скрещивание (аутбридинг) — скрещивание неродственных особей, которые могут принадлежать к одной или разной породе или сорту, и даже к разным видам и родам. Если инбридинг приводит к фиксированию определенных признаков в ряду поколений, то за счет аутбридинга осуществляют объединение различных свойств в одном организме. Одним из важнейших следствий аутбридинга является гетерозиготизация, при которой большое число генов генофонда группы организмов присутствует в двух или более аллельных формах.
Для сельского хозяйства ценен один из эффектов аутбридинга —гетерозис. Гетерозис —явление резкого увеличения жизненной силы у гибридов, полученных при скрещивании родителей двух чистых линий. Под жизненной силой при этом подразумевают плодовитость, выживаемость и ряд других свойств. Наиболее сильно гетерозис проявляется у гибридов первого поколения, после чего в ряду поколений достаточно быстро исчезает. Биологические механизмы гетерозиса еще не достаточно изучены. Выдвинуто несколько гипотез, однако ни одна из них не дает исчерпывающего объяснения этому явлению. Для усиления гетерозиса также используют метод двойной межлинейной гибридизации, при этом скрещивают гибридов, полученных от скрещивания чистых линий.
Отдаленная гибридизация — скрещивание особей, относящихся к разным видам и родам. Её применение позволяет получать особей с уникальным сочетанием признаков, характерных для разных видов. Несмотря на то, что в природе существуют механизмы, препятствующие межвидовому скрещиванию, в некоторых случаях все-таки удается получать потомство (например, мул — гибрид от лошади и осла). Часто, однако, существенным недостатком таких гибридов является их стерильность, однако и это иногда может быть преодолено, в результате аллодиплоидизации.
Домашние и дикие растения, их описание и выращивание; болезни и вредители. Интересные сведения из ботаники и других областей науки. Доклады для школьников. Природа Приморского края (растения и животные). История, культура, достопримечательности Владивостока и России в целом.
Вечерний Владивосток / улица Адмирала Фокина
- Главная страница
- Всё о бегониях
- Всё о бегониях - 2
- Список бегоний - 1
- Список бегоний - 2
- Список бегоний - 3
- Список бегоний - 4
- Список бегоний - 5
- Список бегоний - 6
- Список бегоний - 7
- Список бегоний - 8
- Список бегоний - 9
- Мои растения
- Доклады
- В помощь цветоводам, садоводам и огородникам
- Опознавалка бегоний и других растений
- Дизайн в саду и дома
- Комнатные растения
- Садовые растения
- Растения по алфавиту
- Растения по алфавиту (2)
- Приморский край
- Приморский край - 2
- Латынь в ботанике
- Биология
- Ботаники
- История и культура
- Интересное
- Вопрос-ответ
понедельник, 3 августа 2020 г.
Инцухт (инбридинг)
Инцухт - принудительное самоопыление растений, обычно опыляющихся перекрёстным путём, а также скрещивание вообще близкородственных организмов.
Селекционеры пользовались инцухтом для сохранения при размножении полученной гибридизацией формы перекрестноопыляющегося растения. Однако, как правило, при инцухте резко падает жизненность организмов, получаются формы слабые, хилые, чрезвычайно неустойчивые к вредителям и болезням.
В плодоводстве издавна известна самобесплодность некоторых сортов, выражающаяся не только в плохом завязывании плодов при самоопылении в пределах одного дерева, но и в односортных посадках.
Гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге .
Этим пользуются селекционеры растений, работая с гибридными потомствами самоопылителей или создавая инцухт-линии у таких культур, как кукуруза , томат , лук и другие.
Результат инбридинга - это получение гомозиготных организмов → разложение исходной формы на ряд чистых линий .
Получение полностью гомозиготных растений при самоопылении находится в прямой зависимости от интенсивности инбридинга и числа инбредных поколений. При этом в каждом поколении инбридинга степень гетерозиготности уменьшается в 2 раза.
Гетерозиготность - наличие в генотипе различных аллелей гена (генов) или разных по структуре гомологичных хромосом.
Организм с таким генотипом называют гетерозиготой .
Минусы инбридинга - пониженная жизнеспособность полученных организмов (рецессивные гомозиготы зачастую несут наследственные заболевания), снижение их устойчивости к воздействию среды.
Для инбридинга сейчас подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса (гетерозис - увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей) .
Инцухт-депрессия особенно сильно проявляется в первых поколениях и постепенно снижается в последующих.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока растения не достигнут стабильного инцухт-минимума, или инбредного минимума , то есть такого состояния, когда инцухт-депрессия достигает своей наивысшей точки и не вызывает дальнейшего снижения жизнеспособности и продуктивности особей в последующий поколениях .
Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.
Инбридинг ( близкородственное скрещивание ) у растений основан на принудительном самоопылении перекрёстноопыляющихся форм и используется для перевода генов в гомозиготное состояние и получения чистых линий .
Таким способом получают, например, гибридные семена кукурузы , которыми засевают большую часть мировых площадей, отведённых под эту культуру.
В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы, получения гибрида. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов , в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются .
Из данного видеоурока вы узнаете об основных методах селекции, массовом отборе, индивидуальном отборе, гибридизации, искусственном (индуцированном) мутагенезе. В данном уроке приводятся следующие понятия: отбор, скрещивание (гибридизация), межвидовая (отдалённая) гибридизация, внутривидовая гибридизация, искусственный отбор, гибриды, депрессия, гетерозис, стерильность
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Методы селекции растений, животных и микроорганизмов"
Селекция — это наука о методах создания новых и улучшении уже существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, которые имеют полезные для человека свойства.
Что благодаря селекции можно разработать новые формы, которые имеют какие-либо особенности, отличающие их от исходных диких видов.
Каким же образом это происходит?
Сегодня на уроке мы рассмотрим основные методы селекции. Их достаточно много, однако все они направлены на создание новых улучшенных форм.
Основными методами селекции являются, отбор, который подразделяется на массовый отбор и индивидуальный отбор. А также (скрещивание) гибридизация, которая подразделяется на неродственное скрещивание, включающее межвидовую (отдаленную) гибридизацию и внутривидовую гибридизацию, и близкородственное скрещивание.
А также к основным методам селекции относят искусственный (индуцированный) мутагенез.
Давайте с ними познакомимся с перечисленными методами.
На прошлом уроке мы говорили, что основным методом селекции является искусственный отбор. Так искусственным отбором называют выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами.
То есть отбираются формы с какими-либо измененными и лучшими признаками, либо приспособлениями, которых нет у других форм. Полезные не для животного или растения, а для самого человека.
В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.
При массовом отборе, отбираются группы особей по внешним (фенотипическим) признакам без проверки их генотипа.
Скрещивают их между собой, получая гибриды второго поколения. Среди них опять производят массовый отбор особей с нужными признаками и так далее.
К примеру, возьмём целое поле высаженной люцерны на котором произрастает около одной тысячи растений.
Люцерна посевная ─ многолетнее травянистое растение из семейства бобовых, одна из самых ценных кормовых трав.
Внимательно рассмотрев каждое растение, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке. Мы выбираем 100 лучших по всем показателям. Объединив семена лучших растений, высаживаем их на следующий год. И ожидаем получить улучшенную продуктивность. Если все прошло удачно, и мы добились улучшения, то можно считать, что массовый отбор был эффективен.
Так, например, в хозяйствах из всей популяции кур оставляют для размножения особей с большой яйцекладностью. Которые при размножении дают аналогичное потомство. Таким образом, благодаря этому методу возможно быстро улучшить сорта и породы.
Индивидуальный отбор
Он проводиться уже не по фенотипу, а по генотипу. В таком случае полученное потомство четко оценивают на наличие интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с лучшими показателями.
Для примера вернёмся к тому же полю с люцерной. Опять отбираем из тысячи высаженных растений 100 лучших по всем показателям.
Однако, в случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого растения отдельно. Затем оценим и генотипы отобранных растений, и их фенотипические показатели.
Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели в потомстве, то индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.
Сейчас при искусственном осеменении коров, от одного быка с интересующими свойствами можно получить до тридцати пяти тысяч телят.
Благодаря индивидуальному отбору от одного вида дикого сизого голубя выведено около ста пятидесяти пород домашних голубей;
Большинство сортов пшеницы, ячменя, овса были получены методом индивидуального отбора.
Метод индивидуального отбора наиболее применим к самоопыляющимся растениям (пшеница, ячмень, овес). Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией. Так как в размножении участвует одна особь, которая опыляет себя сама. Чистая линия, в которой генетическая информация не меняется.
В отличие от перекрёстного опыления, где происходит обмен генетической информацией между особями.
Гибридизация — это процесс скрещивания родительских особей и получения от них гибридов.
То есть объединяются генетические материалы разных клеток в одной клетке.
Гибрид – это организм или клетка, полученные в результате скрещивания генетически различающихся форм.
Фрукты-гибриды клементины, танжерины, плуоты, пичерины удивительны на слух и превосходны на вкус. Кроме того, они ещё и полезны для здоровья.
Клементи́н — гибрид мандарина и апельсина-королька.
Грейпфрут получился путем естественного скрещивания апельсина с помело.
Пичерин − результат скрещивания персика и нектарина. По вкусу — нечто среднее между нектарином и персиком.
Перейдём к родственной гибридизации.
Инбридинг — это близкородственное скрещивание (внутрипородное или внутрисортовое), при котором в качестве исходных форм используются потомки одних и тех же родителей, либо потомки скрещиваются с родительскими формами.
Такое скрещивание применяется для того, чтобы перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и избежать расщепления по хозяйственно ценным признакам в ряду поколений.
Например, заводчики животных для поддержания породы часто пользуются таким методом гибридизации. Инбридинг позволяет закрепить уникальный, неожиданно возникший признак и передать его по наследству.
Если скрещивать близкородственные особи, то появляется потомство с необходимыми усиленными признаками. Однако другие признаки могут резко ухудшаться.
Такие неблагоприятные последствия близкородственного скрещивания называют депрессией. Снижение жизнеспособности и продуктивности потомства.
Например, щенки будут рождаться больными, нежизнеспособными, с генетическими отклонениями, и от них нельзя будет получить потомство.
При депрессии, родственные спаривания характеризуются генетическими изменениями.
Ещё Дарвин проанализировал данные результаты самоопыления растений и открыл закон, согласно которому, все существа, получающиеся при скрещивании особей, не состоящих в родстве, получают от этого только пользу. В то время как скрещивание родственных особей приносит только вред.
Чем объясняется такое неблагоприятное влияние? Одной из основных причин служит переход большинства генов в гомозиготное состояние.
Рассмотрим внутривидовую неродственную гибридизацию.
Внутривидовое скрещивание — это скрещивание между особями, принадлежащими к одному виду, которое приводит к образованию гибридного организма.
При скрещивании между собой разных сортов растений или пород животных одного вида первое гибридное поколение будет отличаться улучшенными признаками. Например, крупными размерами, повышенной устойчивостью и плодовитостью.
Гетерозис — это увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей.
Сущность гетерозиса заключается в том, что первое гибридное поколение обладает повышенной урожайностью и жизнеспособностью. Однако уже начиная со второго поколения эффект гетерозиса обычно снижается.
Гетерозис наблюдается как между видами, так и внутри видов.
Межвидовая гибридизация.
Это ещё один главный метод селекции.
Межвидовая (отдалённая) гибридизация — это скрещивание особей, принадлежащих к разным видам, часто приводящее к существенному снижению жизнеспособности, частичной или полной стерильности.
Стерильность ─ отсутствие способности к оплодотворению, т. е. бесплодие.
Межвидовые скрещивания используют для обогащения генетической основы устойчивости сортов.
Например, при скрещивании самого крупного представителя дикого барана Архар и овцы породы прекос, получается баран породы архаромеринос.
Такая порода имеет улучшенные признаки мясо-шерстного направления продуктивности.
Так межродовая гибридизация позволяет передать новому сорту более широкую экологическую пластичность, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, и другие ценные свойства.
Приведем примеры межвидовой гибридизации
Тигон ─ гибрид тигра и львицы
Гролар ─ гибрид белого и бурого медведя
Лошак ─ гибрид жеребца и ослицы
Леопон ─ гибрид леопарда и львицы
Однако, как мы уже сказали организмы, которые появились в результате межвидовой гибридизации, частично или полностью стерильны.
Это происходит потому что число хромосом и их форма, у особей отличаются.
Поэтому при мейозе хромосомы не сходятся гомологичными парами и не конъюгируют между собой.
Вспомним уже изученные определения.
Конъюгация — процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом.
Кроссинговер − процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза.
Таким образом, в результате межвидовой гибридизации происходят нарушения при кроссинговере и межвидовые гибриды становятся бесплодными.
При помощи методов межвидовой гибридизации был выведен гибрид кобылицы с ослом, который называют мул.
Как и все гибриды межвидовой гибридизации мулы бесплодны, однако они очень сильны, выносливы и долго живучи.
Тритикале обладает повышенной морозостойкостью (больше чем у озимой пшеницы), устойчивостью против грибковых и вирусных болезней, пониженной требовательностью к плодородию почвы.
Содержание белка в зерне тритикале выше, чем у пшеницы на один полтора процента и на три четыре процента, чем у ржи.
Сахарный тростник, земляной орех, земляника, банан, ананас, груша, слива, являются естественными полиплоидами.
Наряду с высокой продуктивностью полиплоиды характеризуются повышенной концентрацией белка, витаминов, углеводов, имеют более мощное строение и оказываются гораздо устойчивее к неблагоприятным условиям.
Ещё один важный способ получения новых сортов искусственный мутагенез.
Он осуществляется путём применения ионизирующих излучений и химических мутагенов, которые значительно увеличивают число мутаций.
Таким образом, учёные пытаются получить организмы с новыми полезными свойствами.
Процесс получения необходимых человеку веществ с помощью живых клеток называют – биотехнологией.
В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. Пивоварение было одним из первых применений биотехнологии.
В эти же годы были предприняты первые попытки наладить производство антибиотиков, пищевых концентратов, полученных из дрожжей. В 1940 году удалось выделить и очистить первый антибиотик – пенициллин.
Так же благодаря биотехнологии, решается проблема обеспечения населения нашей планеты продуктами питания. При помощи увеличения синтеза пищевого белка микроорганизмами.
Микроорганизмы примерно в 10-100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные. Например, 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий — 40 тысяч тонн белка.
Инбридинг (от англ. breeding — размножение) — получение потомства от близкородственных особей (животных) . Самая крайняя форма инбридинга — самооплодотворение. Инбридинг приводит к повышению постоянства фенотипических признаков.
Инбридинг - близкородственное скрещивание сельскохозяйственных животных или принудительное самоопыление у перекрестноопыляющихся растений.
Близкородственная гибридизация (инбридинг) растений основана на самоопылении перекрестноопыляемых растений. Самоопыление – процесс переноса пыльцы с пыльников на рыльце пестика того же растения. Это приводит к переходу генов в гомозиготное состояние. Потомство, полученное от одной самоопыляемой особи, называется чистой линией. У особей чистых линий снижается жизнеспособность и урожайность. Это связано с тем, что в природе постоянно происходит мутационный процесс. Доминантные отрицательные мутации сразу попадают под действие естественного отбора и устраняются. Поэтому большинство отрицательных мутаций рецессивные и не проявляются у гетерозигот. При самоопылении происходит переход рецессивных мутировавших генов в гомозиготное состояние, и они проявляются фенотипически, снижая жизнеспособность организмов. Не смотря на это, самоопыление широко используется селекционерами для получения чистых линий. Поскольку при скрещивании между собой разных чистых линий (межлинейная гибридизация) в первом поколении наблюдается эффект гетерозиса – гибридной силы: повышение жизнеспособности, урожайности, плодовитости у гибридов первого поколения. Гетерозис объясняется переходом почти всех генов в гетерозиготное состояние. Использование этого явления позволяет на 20-30% повысить урожайность сельхоз. растений. Эффект гетерозиса ослабевает при последующих скрещиваниях, но его можно закрепить при вегетативном размножении (черенками плодовых деревьев, клубнями у картофеля и др.)
Читайте также: