Скрещивание животных и растений

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Межвидовая гибридизация животных - явление не столь частое, а потому довольно интересное. Межвидовые гибриды животных обычно неспособны производить потомство, так как нарушен процесс формирования половых клеток. Но сами они, помимо необычной внешности, иногда проявляют качества, превосходящие родительские виды (более крупные, более выносливые и т.д.). Такое явление называется гетерозис.

Предлагаю вашему вниманию подборку наиболее известных гибридов животных. Дополнительное задание - в конце статьи.

Мул - гибрид осла и лошади. Этому гибриду уже несколько тысяч лет, его издавна используют в сельском хозяйстве в Средней Азии. Основная масть мула определяется мастью кобыл. По работоспособности различают два типа мулов — вьючный и упряжной. Мулы могут быть легкие, средней тяжести или даже, когда для скрещивания использовали кобылу ломовой лошади, умеренно тяжелого веса. М улы более терпеливы, устойчивы, выносливы и живут дольше, чем лошади, и менее упрямыми, более быстрыми и умными, чем ослы. Кроме того, мулы меньше восприимчивы к заболеваниям и нетребовательны к корму и уходу. Единственный их недостаток - стерильность, т.е. неспособность производить потомство (хотя для самок это неабсолютно).

Зеброид - гибрид зебры и любой другой лошади. Обычно для получения таких гибридов используются самцы зебры и самки других лошадок (лошадь, ослица, пони). Первые подобные гибриды появились еще в 19 веке. Окраска гибрида обычно повторяет окраску матери, а на шее и ногах проявляются "отцовские" полоски, хотя и не всегда. Большинство гибридов рождаются слабыми и недоразвитыми, живут лишь несколько дней. В случаях, когда животное достигает взрослого возраста, с читают, что на гибриде удобнее ездить верхом, но характер его непредсказуем, дрессировке он поддается с трудом. Поэтому подобное скрещивание нецелесообразно.

Дзо (хайнак) - гибрид яка и коровы. Крупнее и сильнее, чем родительские виды. В Монголии и Тибете подобных животных выводят с целью получения молока и мяса. самцы стерильны, самки в редких случаях могут приносить потомство.

Нар - гибрид одногорбого (дромедара) и двугорбого (бактриана) верблюда. Имеет на спине два невысоких и слитых воедино горба. Это хорошо приручаемое, выносливое и сильное животное, соединяющее достоинства родителей. нар может иметь потомство, но во втором поколении могут быть малоценные особи. От скрещивания нара с бактрианом рождается коспак, с дромедаром - кохерт.

Базл - ги брид барана и козы. В 2000 году в Ботсване случайно были скрещены баран и коза. Животных просто держали вместе. Новое животное получило название "Toast of Botswana". У барана и козы разное количество хромосом - 54 и 60. Поэтому их потомство обычно бывает мертворожденным. А вот выживший гибрид смог унаследовать признаки сразу обеих своих родителей. У него длинная шерсть, как у овцы, и козьи ноги. Внешние волосы были грубыми, а внутренняя часть шерсти - мягкой. У животного оказалось тяжелое баранье тело. В 5 лет оно весило 93 килограмма. Животное имело 57 хромосом, что оказалось средним между числом его родителей. Гибрид получился очень активным, с повышенным либидо, хотя и бесплодным. Именно поэтому в 10 месяцев его кастрировали. Случаи получения такого гибрида отмечались в Новой Зеландии и России

Зубробизон - гибрид зубра и американского бизона. Порода была создана, чтобы объединить характеристики обоих животных и с целью увеличить производство говядины. Зубробизоны дают плодовитое потомство как при скрещивании между собой, так и с представителями исходных видов.

Создание зубробизонов оказалось серьезной проблемой для сохранения популяции диких американских бизонов. Большинство современных бизонов генетически является уже зубробизонами, так как появились в результате скрещивания двух видов.

Бифало - гибрид коровы и американского бизона. порода выведена с целью получить лучший источник мяса. У бифало оно ярко-красного цвета, что важно, тк. такое мясо содержит менье холестерина, чем традиционная говядина. Также заводчики утверждают, что у мяса бифало более нежный и тонкий вкус и аромат, но вот оценить его пока широкой публике не довелось - мясо продается только в нескольких магазинах США.

Верблюлама - гибрид ламы и верблюда, впервые получен в 1995 году в результате искусственного оплодотворения. У животного короткие уши и длинный верблюжий хвост, копыта сдвоенные, ноги крепкие и длинные. Верблюлама - сильное, но некрупное животное. Горба не имеет, шерсть мягкая и пушистая.

Гролар (полярный гризли) - гибрид медведя гризли и полярного медведя. Встречается в неволе и в дикой природе. Отличается толстым кремово-белым мехом, у него длинные когти, горбатая спина, темные пятна около глаз и носа.

Косаткодельфин - гибрид дельфина-афалины и малой черной косатки. Довольно редкий гибрид, в настоящее время только два экземпляра живут в морском парке развлечений на Гавайях. Размеры гибрида - средние между косаткой и дельфином; интересно отличие по количеству зубов: у дельфина 88, у косатки - 44, а у гибрида - 66.

Лигр и тигролев . Лигр - гибрид льва и тигрицы, тигролев - гибрид тигра и львицы. Лигры очень крупные, умеют и любят плавать, общительны. Самцы их стерильны, а вот самки могут приносить потомство. Тигрольвы меньше по размерам.

Речь идет о помесях между самцом тигра и самкой лигра/тигрольва или самцом льва и самкой лигра/тигрольва. Самки лигра и тигрольва могут давать потомство. Такие гибриды второго уровня чрезвычайно редки и находятся главным образом в частной собственности.

Левопард - гибрид львицы и леопарда. Тело напоминает собой леопардовое, присутствует и характерный окрас. Пятна не черные, а коричневые. А вот голова больше похожа на львиную. Своими размерами новый гибрид превышает леопарда. Левопард обожает лазать по деревьям и купаться в воде. Первое документально упоминание об этом животном встречается в 1910 году в Индии. Наиболее успешные опыты по выведению левопарда были проведены в Японии. Львица Соноко от леопарда Канео в 1959 году родила двух детенышей, а спустя три года еще троих. Самцы гибридов оказались бесплодными, последний из них умер в 1985 году. А вот одна из самок смогла родить потомство от гибрида льва и ягуара.

Волкособака - гибрид дикого волка и собаки. Довольно распространенный гибрид. Обычно волка скрещивают с собакой схожего внешнего вида - немецкая овчарка, хаски, маламут. Однако физические и поведенческие характеристики гибридов не всегда соответствуют ожиданиям.

Свинья из железного века - гибрид домашних свиней темворской породы с дикими боровами. Так и получается свинья из железного века. Этот гибрид намного более ручной, нежели дикий боров. Однако и не такой податливый, как обычные домашние свиньи. Получившиеся животные выращиваются ради мяса, которое используется в некоторых специальных сортах колбас и других изделий.

Рыба красный попугай. В Азии обожают аквариумных рыбок, постоянно создавая новые виды. Этот вид вывели на Тайване в 1986 году. То, как была получена такая мутация, до сих пор держится в секрете. Ведь это позволяет местным селекционерам продолжать хранить монополию на этих рыбок. Поговаривают, что был скрещен цихлид мидас с рыжим цихлидом. Мальки их серо-черные, но к 5 месяцам они становятся ярко-оранжевыми или розовыми. У нас эту рыбку узнали в 90-х годах, везут ее сюда из Сингапура и других стран Юго-Восточной Азии. Если красного попугая поместить в аквариум, то рыбка может вырасти там до 10-15 сантиметров. Окрас может сильно варьировать, помимо оранжевого цвета возможен также и желтый. В какой-то период своей жизни попугаи могут быть малинового, лилового и ярко-красного цвета. Однако со временем все они приобретают оранжевый окрас. Специалисты советуют кормить эту рыбку специальными кормами с каротином, это поможет усилить яркий красный цвет их тела. Получившийся гибрид имеет также некоторые выраженные анатомические деформации. К примеру, рот выглядит, как узкая вертикальная щель. Из-за этого таких рыб очень трудно кормить, многие из них именно поэтому и умирают преждевременно.

Бестер - гибрид белуги и стерляди, рыб семейства Осетровых. Впервые получен в СССР в 1952 году. Гибрид сочетает быстрый рост белуги с ранним созреванием стерляди. Длина до 2 метров, масса до 30 кг. Гибрид плодовит. В аквакультуре гибриды первого поколения за 2 года вырастают до массы 1 кг и более.

Гибридный фазан - гибрид золотого фазана и алмазного фазана. В результате новая птица получила уникальную расцветку своего оперения

А теперь бонусный вопрос для одиннадцатиклассников: объясните, почему стерильны межвидовые гибриды животных и как можно преодолеть эту стерильность? (в комментариях)

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА: БИОЛОГИЯ
Тема: Основы селекции растений, животных и микроорганизмов.

Ознакомиться с лекционным материалом по теме

Решить задачи:

Задача 1. Гибрид тритикале был получен путем скрещивания тетраплоидной пшеницы (4n) с диплоидной рожью (2n). Определите количество хромосом в генотипе тритикале, если у пшеницы 2n=14 и у ржи 2n=14.

Задача 2 . Определите количество хромосом в клетках аллополиплоида, полученного от скрещивания двух видов табака (2n=48) и (2n=24).

Задача 3. При скрещивании терна (2n=32) с алычой (2n=16) получен межвидовой плодовитый гибрид – домашняя слива. Составьте схему получения культурной сливы и определите количество хромосом в генотипе гибрида.

Амфидиплоид культурной сливы получен путем объединения диплоидного набора хромосом от терна (2n=32) и диплоидного набора хромосом от алычи (2n=16). Необходимо удвоение числа хромосом в обоих наборах для образования жизнеспособных гамет. В результате мейоза сформировались диплоидные гаметы 2n=32 и 2n=16, после слияния которых, получена культурная форма.

Задача 4. В результате многократного скрещивания 42-хромосомной (6n) пшеницы с многолетним сорняком – 14-хромосомным (2n) пыреем селекционеры получали стерильные гибриды. Генетик-селекционер Н.В. Цицин в результате отдаленной гибридизации создал многолетний высокоурожайный (до 70 ц/га), устойчивый к полеганию – пшенично-пырейный гибрид. Объясните стерильность первых гибридов, которые получены после слияния гамет пшеницы и пырея. Объясните также плодовитость пшенично-пырейного гибрида после удвоения хромосом первых гибридов. Сколько пшеничных и пырейных хромосом содержали его гаметы.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ

Селекция – наука о методах создания сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками. В ее основе лежит правильный выбор материала для селекции, исходных особей, их генетическое разнообразие, гибридизация этих особей.

Академик Н.И. Вавилов выделил 7 центров многообразия и происхождения культурных растений, которые являются материалом для селекции.

Центры происхождения культурных растений по Н.И. Вавилову:

Южно-азиатский (Индия, Индокитай, Индонезия) – родина риса, манго, баклажан, цитрусовых и др.

Восточно-азиатский (Центральный Китай, Япония, Корея) – просо, соя, гречиха, лук, яблоня, груша, чай и др.

Югозападно-азиатский – (Средняя Азия, Закавказье) — рожь, бобы, горох, морковь и др.

Средиземноморский – маслины, капуста, свекла, овес, укроп, петрушка, тмин и др.

Эфиопский – сорго, твердая пшеница, ячмень, бананы, лен и др.

Центральноамериканский – (Мексика и острова Мексиканского залива) – кукуруза, фасоль, какао, тыква, перец, томат, подсолнечник и др.

Южноамериканский – картофель, табак, арахис, ананас, каучук и др.

Методы селекции

Классические

искусственный отбор – сохранение необходимых человеку организмов и устранение организмов, не отвечающих целям селекции. Искусственный отбор подразделяют на массовый и индивидуальный. Массовый отбор – выделение группы особей. Применяется в ряду поколений. Индивидуальный отбор – выделение отдельных особей. Применяется для животных и самоопыляющихся растений

гибридизация – процесс получение новых генетических комбинаций у потомства для получения новых сочетаний ценных родительских признаков. Гибридизация делится на следующие виды:

б) межлинейная гибридизация

в) отдаленная гибридизация

Инбридинг – близкородственное скрещивание сельскохозяйственных животных, или принудительное самоопыление у перекрестноопыляющихся растений. Применяется в селекции как скрещивание особей одного поколения, родителей и потомков.

Инбридинг у растений – близкородственная гибридизация, которая применяется для получения чистых линий. Например, самоопыление у растений служит для выделения чистых линий:

АА х АА; или аа х аа

Инбридинг у животных – близкородственное скрещивание между братьями, сестрами, родителями и потомством.

Депрессия – ухудшение признаков потомства при инбридинге. Животные и растения при инбридинге несут в гетерозиготном состоянии вредные рецессивные мутации, поэтому при инбридинге, вызывающем появление гомозигот, часто происходит понижение жизнеспособности, урожайности, устойчивости к заболеваниям и т.д.

Межлинейная гибридизация – скрещивание 2 чистых линий и получение явления гетерозиса: АА х аа

Гетерозис – мощное развитие гибридов, полученных при скрещивании чистых линий, одна из которых гомозиготна по доминантным генам, а вторая – по рецессивным генам. Гетерозис в селекции растений и животных заключается в следующем. При скрещивании пород животных, сортов растений, а также чистых линий между собой гибриды F₁ по ряду признаков и свойств нередко превосходят исходные родительские особи.

Межлинейные гибриды первого поколения оценивают по результату гетерозиса. При этом отбирают линии, имеющие лучшие комбинации, а затем их размножают для получения гибридных семян. Широко используются в практической селекции двойные межлинейные гибриды. Их получают путем скрещивания двух простых гибридов, которые проявляют гетерозис. Хорошие результаты дает скрещивание линий, происходящих из различных сортов.

Пример . Один простой гибрид получен от скрещивания чистых линий двух сортов A х B, а другой – от скрещивания чистых линий других сортов – C х D. Двойной гибрид можно представить, как: (A x B) x (C x D). Для него характерен гетерозис. Такие двойные межлинейные гибриды получены у кукурузы, свеклы, томатов и др. Аналогичным путем получают двойные межлинейные гибриды и у животных. В настоящее время в птицеводстве и свиноводстве широко используются получение чистых линий, происходящих из одной или разных пород. Показателем гетерозиса является то, что полученный межлинейный гибрид превосходит исходные чистые линии, а также сорта или породы, от которых произошли эти чистые линии.

Различают три типа гетерозиса: 1) репродукционный – гибриды отличаются от родительских форм большей плодовитостью; 2) соматический – у гибридов больше масса тела, чем у родителей; 3) адаптационный – гибриды лучше приспособлены к условиям внешней среды, чем родительские формы.

Схематически гетерозис можно представить в следующем виде. Имеются две чистые линии – ааBB и ААbb. При скрещивании этих чистых линий ааВВ х ААbb у гибрида объединяются доминантные аллели обоих генов (АаВb). Все гибриды в F₁ (100 %) проявляют по доминантным генам гетерозис. В F₂ число особей с двумя доминантными генами в гетерозиготном состоянии (АаBb) будет составлять только лишь 4/16 (25%). В последующих поколениях число гетерозигот еще больше сократиться, а число гомозигот увеличится. Поэтому, в последующих поколениях гетерозис затухает.

Отдаленная (межвидовая) гибридизация – скрещивание форм, относящихся к разным видам и родам. При отдаленной гибридизации имеют место комбинации генов и хромосом разных видов, и комбинации даже целых геномов (при получении аллополиплоидов). Отдаленная гибридизация позволяет совмещать у гибридов свойства далеких в систематическом и биологическом отношениях видов. Отдаленная гибридизация протекает с трудом. Ее применяют для получения необычных комбинаций генов. При скрещивании пшеницы и ржи В.Е. Писарев получил гибрид тритикале, а

Н.В. Цицин (1940 г.) получил пшенично-пырейный гибрид на основе отдаленной гибридизации.

При скрещивании лошади и осла (♀ лошадь х ♂ осел) получен высокогетерозисный гибрид – мул (выносливое и сильное животное).

Аутбридинг – неродственное скрещивание между породами, или между сортами. При аутбридинге скрещиваются особи одного вида, не состоящие в непосредственном родстве, или скрещиваются неродственные формы одного вида, не имеющие общих предков. Аутбридинг имеет место у животных и у растений. Аутбридинг у животных делится на следующие виды:

а) внутрипородное скрещивание – скрещиваются чужие особи, самец и самка, из разных семей;

б) межпородное скрещивание – скрещивание между породами, например, при скрещивании разных пород у собак (колли с овчаркой).

Аутбридинг у растений делится на :

а) внутрисортовое скрещивание;

б) межсортовое скрещивание;

в) отдаленная гибридизация.

На основе аутбридинга получают гетерозисные организмы.

Основные методы селекционной работы И.В. Мичурина

Отдаленная гибридизация – скрещивание представителей разных видов, или родов с целью получения сортов с желательными качествами. Например, для выведения межродового гибрида – церападуса пыльца дикого вида, черемухи японской, наносилась на рыльца пестиков культурного вида, вишни идеал (вишня идеал х черемуха японская = церападус). Благодаря гибридизации географически отдаленных диких и культурных форм, получены лежкие, с хорошими вкусовыми качествами сорта, например, культурный межродовой гибрид – яблоня Бере зимняя Мичурина (груша дикая уссурийская х Бере рояль = Бере зимняя Мичурина).

Метод ментора – управление доминированием с помощью прививки, использования подвоя и привоя, передающего свои качества новому сорту.

Подвоем служит культурное растение, а привоем – черенок, или глазок дикого растения. Черенок, или глазок прививается на подвой – растение-воспитатель, обладающее полезными качествами. Например, для выведения сорта яблони Бельфлер-китайка использовались географически отдаленные формы: культурная яблоня Бельфлер желтый, родиной которой является восток Северной Америки и дикий вид – Китайка уссурийская, родиной которой является Дальний Восток. Бельфлер желтый (подвой) х Китайка уссурийская (привой) = Бельфлер-китайка – лежкий, позднеспелый сорт.

Полиплоидия – увеличение числа хромосом в клетке, кратное гаплоидному набору. При полиплоидии возникают триплоидные (3n), тетраплоидные (4n) и т. д. клетки. Использование колхицина позволило получить значительное количество полиплоидов. При этом могут возникать клетки, в которых каждая хромосома представлена трижды (3n – триплоиды), четырежды (4n - тетраплоиды), пять раз (5n – пентаплоиды), 6 раз (6n – гексаплоиды) и т. д. Полиплоидия сопровождается увеличением размера растения, его органов, величины и веса семян, их биохимического состава и т.д. При полиплоидии наблюдаются отклонения от диплодиного числа хромосом в соматических клетках и от гаплоидного – в половых. Полиплоидизация изменяет физиологические процессы, и обусловливает повышенное содержание ценных химических веществ в растениях. Полиплоиды устойчивы к заболеваниям.

Выделяют два типа полиплоидии: автополиплоидию и аллополиплоидию.

Автополиплоидия – кратное увеличение числа наборов хромосом одного вида. Например, автополиплоидный ряд пшеницы:

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.

Селекция (лат. selectio - выбирать) - наука и отрасль практической деятельности, направленная на создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.

Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).

Основы селекции

В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.

В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.

Мутационная изменчивость существует благодаря мутациям - случайным ненаправленным изменениям генотипа. Благодаря мутациям, к примеру, возник безалкалоидный сорт люпина. И.В. Мичуриным на яблоне сорта Антоновка Могилевская были обнаружены необычайно крупные плоды, ветвь с которым послужила для появления нового сорта - Антоновки шестистограммовой. Эти плоды - результат произошедшей в естественных условиях мутации соматических клеток.

"Сколько ждать этой естественной мутации?" - спросите вы. Может один день, а может и 100, и 10000 лет - всем властвует случайность. На наш век может не выпасть удача, а мы такого допустить не можем! :)

Именно по этой причине в селекции растений часто используются искусственно вызванные мутации - авто- и аллополиплоидию.

Автополиплоидия

Автополиплоидия - кратное (4n,6n,8n) увеличение исходного набора хромосом, который характерен для особей вида.

Автополиплоидия возникает в результате обработки почек колхицином, который нарушает образование нитей веретена деления, и, соответственно, нарушает расхождение хромосом в мейозе, в результате чего набор хромосом в половых клетках (гаметах) оказывается удвоенным. Таким способом получают полиплоиды - сорта растений, обладающие повышенной урожайностью.

Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) - соединение в клетках организма хромосомного набора от разных видов или родов, в результате которого образуется гибридная зигота.

Благодаря аллополиплоидии получают новые сорта растений. Наиболее известным примером является гибрид ржи и пшеницы - тритикале. Некоторые межвидовые гибриды табака обладают повышенной устойчивостью к возбудителям заболеваний мучнистой росы, табачной мозаики.

В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.

Скрещивание особей в селекции

Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.

Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.

Замечу, что под инбридингом подразумевают близкородственное скрещивание животных. Для самоопыления у растений существует иной термин - инцухт.

В селекции инбридинг применяют для выведения чистых линий (гомозиготных особей - aa, AA, bb, BB), которые используются, например, для анализирующего скрещивания. Инбридинг использовался при выведении абсолютно всех пород животных, и в настоящее время активно используется в питомниках для выведения нужных пород животных (кошек, собак и т.д.)

Аутбридинг заключается в скрещивании неродственных особей, которые могут принадлежать к одному сорту, породе, виду или роду. Аутбридинг ведет к явлению гетерозиса - получения гетерозисных форм, которые превосходят родительских особей по ряду признаков.

Гетерозис - явление увеличения жизнеспособности особей у гибридов, которые получены при скрещивании двух чистых линий. Такой эффект связан с переходом генов в гетерозиготное состояние, что повышает выживаемость организмов, плодовитость, и множество других полезных свойств.

Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).

Известным примером отдаленной гибридизации является мул - гибрид осла (самца) и лошади (самки). Отличаются большой выносливостью и работоспособностью, живут до 40 лет, обладают хорошим иммунитетом к заболеваниям, не требовательны в корме и уходе.

Обратный пример: гибрид ослицы (самки) и жеребца (самца) - лошак. Встречаются гораздо реже по сравнению с мулом, так как обладают меньшей выносливостью и работоспособностью. В большинстве случаев бесплодны.

Отбор в селекции

Отбор в селекции осуществляет человек с единственной целью: размножить особей с нужными и полезными признаками, свойствами. Очевидно, что такой отбор называется искусственным, в противовес естественному отбору, главный критерий которого - приспособленность.

Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.

В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.

Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.

Индивидуальный отбор требует оценки потомства от выбранной особи в ряду поколений. Иногда подобный отбор применяют у самоопыляемых растений: пшеницы, ячменя - с целью получения чистых линий. Как было сказано ранее, чистые линии характеризуются гомозиготностью и являются исходным материалом для селекции.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: