Ученые которые скрещивают растения
Обновлено: 07.07.2024
Этот человек был трагически не понят научными современниками, но через 30 лет оказалось, что он перевернул науку — открыл законы наследственности и предвосхитил появление генетики. Имя чешского монаха Грегора Менделя и сегодня не столь широко известно, как имена Ньютона, Эйнштейна, Коперника или Гаусса, а ведь его научные достижения не менее значимы. Вспоминаем о них сегодня, 20 июля, в день рождения Менделя.
Пчелы, облака и опыты на растениях
Именно эти три вещи больше всего интересовали монаха Грегора Менделя, аббата монастыря Святого Фомы в Брюнне, сегодняшнем Брно, а тогда части австрийской Моравии. Господин аббат не был известным богословом или оратором. За пределами монастыря он ходил в цивильном платье, интересовался наукой, преподавал в местной гимназии. Вообще был добрым человеком, любителем-гастрономом, играл в шахматы и угощал гостей грушами диковинных сортов.
Когда господина аббата не стало, о нем скорбели родственники, монахи и учителя. Никто не понял при жизни его экспериментов и открытий, никто не знал, что этот склонный к полноте человек в очках с цветком фуксии (!) на групповом фото монахов — гений, опередивший свое время.
Сегодня за его письмами и случайно уцелевшими листами из научного архива идет охота (монастырь с неосмотрительного разрешения племянников уничтожил после смерти все его бумаги). Тогда никто не мог и подумать, что Брно будут называть городом Менделя, августинский орден будет гордиться своим монахом, а монастырь Св. Фомы — настоятелем. И уж тем более никто не думал, что открытия этого скромного человека войдут в школьные учебники.
Вероника, Иоганн и Терезия
Так звали детей Антона Менделя, крестьянина из деревни Хейнцендорф (сегодня — Гинчице в Чехии). Семья была чешско-австрийского происхождения: мать, Розина, была из немецкой семьи, отец — чехом. В тех краях, Моравии, немецкие и чешские крестьянские семьи жили рядом и часто заключали браки.
Все Мендели учились в деревенской школе, а в семье Розины был даже школьный учитель — ее дядя. Сам Антон был отличным садовником — он ухаживал за барским садом и научил детей всему огородному делу: полоть сорняки, подвязывать и прививать яблони.
Мендели не жили богато, но и не бедствовали. Старшие дети, Вероника и Иоганн, 1822 года рождения, учились в школе; за учебу родители платили рожью, горохом, салом и яйцами. Первой учиться отдали Веронику: она будет хозяйкой, нужно было уметь считать деньги, читать молитвы и вести списки. В девять в школу пошел Иоганн. Сразу же местный учитель стал чаще заглядывать к Менделям и хвалить мальчика: прилежен, понимает с лета, непременно надо учить дальше.
Семье, чтобы оплачивать его учебу в гимназии, пришлось затянуть пояса. Иоганн не подводил родственников: был первым учеником, получал лучшие рекомендации.
Он приложил все усилия, чтобы найти учеников, бегал по урокам. С трудом сводил концы с концами, недоедал, падал с ног, но гимназию окончил. Первого ученика, крестьянского сына Иоганна Менделя приняли в философские классы при Ольмюцком университете, после которых можно было претендовать на поступление в университет.
Иоганн и Терезия
И тогда Антон Мендель принял важное решение. Он продал свое хозяйство зятю, Алоису Штурму, мужу Вероники. Тот пообещал выплачивать Иоганну 10 флоринов в год. Младшая сестра, 12-летняя Терезия, отказалась от приданого в пользу старшего брата. Мендель-младший никогда не забудет ее жертвы и всю жизнь будет близок с Терезией и ее детьми, а вот к Веронике и ее детям будет относиться очень сдержанно. Благодаря этому Иоганн Мендель вернулся в Ольмюц.
Особенно нравилась ему физика и ее преподаватель патер Фридрих Франц. В физическом классе ставили много опытов, Иоганн увлекся экспериментами, показывавшими давление атмосферы, начал придумывать опыты сам.
В гимназии серьезно учили литературе, Мендель писал стихи. Отрывок из стихотворения о Гутенберге сохранила Терезия.
Зачем был создан человек?
Зачем щепотке праха
Неисповедимо высокое существо
Вы — буквы, отпрыски моих исканий!
В Ольмюце Иоганну все-таки удалось набрать учеников и с помощью 10 флоринов Штурма оплатить учебу и окончить школу. Было понятно, что оплатить университет ему не под силу; нужно было изыскивать источник существования. И Мендель ушел в монастырь — в 1843 году он стал братом Грегором Менделем в августинском братстве Св. Фомы.
Помощь монастыря и внезапный провал
Был ли Мендель религиозен? Биографы его расходятся в оценке этого факта. Большинство склоняется к мысли, что Мендель решился на этот поступок из нужды, движимый страстью к науке, которую мог бы реализовать только в условиях монастырской жизни.
Августинцы были достаточно либеральным орденом. Монахам разрешалось жить в миру, в том числе и в крупных университетских городах. Конечно, приходилось отводить время на молитвы, исповеди, но работой считались преподавание и изучение наук. Монастырь Святого Фомы состоял из братьев на редкость интеллигентных, часто служивших Богу светскими специальностями: учителя, профессора, орденские священники.
Он продолжал самообразование, выбрав в итоге естествознание. Собирал ботанические и минералогические коллекции, прослушал лекции по садоводству и виноградарству. Аббат понимал, что за монах Грегор Мендель, и, когда тому предложили должность преподавателя в гимназии в Цнайме, прелат его благословил, сложив с него обязанности духовника.
Правда, преподавать Менделю дали литературу и математику. Чтобы заниматься физикой, о которой мечтал Мендель, надо было сдать экзамены правительственной комиссии Имперского министерства просвещения. И тут случилось непредвиденное: блестящий ученик провалился.
Ему отказали в преподавании любимых предметов, но разрешили через год сдать повторный экзамен
Мендель выбрал лекции и занятия по физике, ботанике и зоологии с химией и практикум на кафедре математики — по логарифмированию и тригонометрии. После двух лет вольнослушателем попытался повторно сдать экзамены Императорской комиссии, но снова провалился. Поставив крест на дипломе, он вернулся в реальное училище Цнайма, где вел естествознание.
На сцену выходит горох
У себя в монастырской квартире Мендель устроил маленький зверинец: у него жили пойманные на прогулках лисенок и еж, серые и белые мыши. Правда, мышей ему скоро запретили держать.
Много работал в саду: выращивал ананасы, прививал яблони и груши, сажал цветы. История человечества изменилась в тот момент, когда весной 1854 года каноник посеял горох.
В тот момент ботаники считали, что под влиянием ухода за растениями у них могут появляться новые признаки, которые затем передадутся по наследству. Мендель решил изучить проблему изменчивости и наследственности.
По Дарвину, вид меняется, когда накапливается много мелких изменений. Ряд ботаников пытались проверить эту теорию, скрещивая гвоздики — махровые и не махровые, разные сорта дынь.
Мендель выбрал для своих опытов садовый горох Pisum sativum — растение, почти не дающее помесей. Получать гибриды на горохе было нетрудно: вскрыть пинцетом несозревший цветок, оборвать тычинки, а потом нанести нужную пыльцу от другого сорта.
Сорта гороха отличаются неизменными признаками: окраска кожуры зрелых и незрелых зерен, форма горошин, длина оси стебля, расположение и окраска бутонов. Мендель использовал для опытов больше 30 сортов — и до опытов два года проверял чистоту каждого.
Работа выдалась долгой и продлилась восемь лет! Сотни опылений, скрещиваний, десять тысяч гибридов. На каждый Мендель заводил паспорта: когда родительские растения выращены, какие у них были горошины — желтые или зеленые, гладкие или морщинистые, какие цветы, окраска по краям, окраска в центре и т. д.
Их и правда не было. Это был первый в истории масштабный опыт, который давал возможность учесть биологические соотношения количественно. Менделю пригодилось все: и физические опыты в гимназии, и садовые навыки, полученные в родительском доме, и эрудиция, и любовь к математике, и его необыкновенная интуиция ученого.
Менделевское один к трем
Через полвека масштабные эксперименты подтвердят точность его расчетов, но открытое им явление — единообразие признаков у первого поколения — это всеобщий менделевский закон.
Доклад, которого никто не понял
Сам Мендель считал свою работу особенной. Когда в 1865 году он делал доклад брюннскому Обществу естествоиспытателей, то надеялся на признание. Но все прошло в гробовом молчании: слушатели оторопели от статистики и новых терминов. Никто не задал ни одного вопроса.
Ему ответил мюнхенский ботаник Негели. Он просил повторить результаты на другом растении — и по дьявольской случайности предложил ястребинку, растение, которое размножается не половым путем. Из-за этого результаты с горохом не подтвердились.
Менделя не услышали: он был провинциальным монахом, всего-навсего учителем биологии, не окончившим университет
В 1868 году Мендель стал настоятелем монастыря Св. Фомы. Разбогател, купил пони, посетил Рим, представился папе, заседал в банке и филантропических обществах. Отдал в гимназию племянников — сыновей Терезии. А еще вывел новый очень вкусный сорт гороха.
Когда Мендель умер в 1884 году от болезни почек, оказалось, что он опубликовал 13 статей: четыре по биологии, девять по метеорологии. Но все только начиналось.
Спустя 30 лет и не только
Сегодня в школах по всему миру изучают менделевское расщепление и менделевские законы. Его называют отцом генетики и первооткрывателем законов наследственности. Просто возьмите учебник биологии и откройте его — в любой стране мира вы увидите картинку, на которой скрещивают разные сорта гороха (с желтыми и зелеными горошинами), на схеме обязательно объясняется, как именно наследуются признаки. Так что справедливость торжествует: иногда это бывает поздно для человека, но для человечества — всегда вовремя.
Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.
Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.
Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.
Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.
Центры происхождения культурных растений, выявленные Н.И. Вавиловым
| Центры происхождения | Местоположение | Культивируемые растения |
|---|---|---|
| 1. Южноазиатский тропический | Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии | Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений) |
| 2. Восточноазиатский | Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань | Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений) |
| 3. Юго-Западноазиатский | Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия | Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений) |
| 4. Средиземноморский | Страны по берегам Средиземного моря | Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений) |
| 5. Абиссинский | Абиссинское нагорье Африки | Твердая пшеница, ячмень, бананы, кофейное дерево, сорго |
| 6. Центральноамериканский | Южная Мексика | Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник |
| 7. Южноамериканский | Западное побережье Южной Америки | Картофель, ананас, хинное дерево |
Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.
Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор
Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
Индивидуальный отбор
Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.
Естественный отбор
Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.
Инбридинг (инцухт)
В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа родительские особи.
| Р | ♀ AAbbCCdd | × | ♂ aaBBccDD |
| F1 | AaBbCcDd | ||
Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.
Аа × Аа
АА 2 Аа аа
Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.
Отдаленная гибридизация
Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.
Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.
Использование соматических мутаций
Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.
Экспериментальный мутагенез
Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.
Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным
С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.
Селекционеры тщательно анализируют имеющееся генетическое разнообразие. Они в течение нескольких десятилетий вывели тысячи улучшенных линий важнейших сельскохозяйственных растений. Как правило, приходится получать и оценивать тысячи гибридов, чтобы отобрать те немногие из них, которые действительно будут превосходить по своим свойствам уже широко разводимые. Например, в США с 1930-х по 1980-е гг. повысилась почти в восемь раз, хотя селекционерами была использована лишь небольшая часть генетического разнообразия этой культуры. Появляются все новые и новые гибриды. Это позволяет эффективнее использовать посевные площади.
Гибридная кукуруза
Повышение продуктивности кукурузы стало возможным в основном благодаря использованию гибридных семян. Инбредные линии этой культуры (гибридные сами по происхождению) использовались в качестве родительских форм. Из семян, полученных в результате скрещивания между ними, развиваются очень мощные гибриды кукурузы. Скрещиваемые линии высеваются чередующимися рядами, и с растений одной из них вручную срезаются метелки (мужские соцветия). Поэтому все семена на этих экземплярах оказываются гибридными. И они обладают очень полезными для человека свойствами. Путем тщательного подбора инбредных линий можно получить мощные гибриды. Это растения, которые будут пригодны для выращивания в любой требуемой местности. Поскольку признаки гибридных растений одинаковы, их легче убирать. А урожайность каждого из них гораздо выше, чем у неулучшенных экземпляров. В 1935 г. на гибриды кукурузы приходилось менее 1% всей этой культуры, выращиваемой в США, а теперь фактически вся. Сейчас получение значительно более высоких урожаев этой культуры гораздо менее трудоемко, чем раньше.
Тритикале
Традиционные методы селекции иногда могут привести к удивительным результатам. Например, гибрид пшеницы (Triticum) и ржи (Secale) тритикале (научное название Triticosecale) приобретает все большее значение во многих районах и, по-видимому, является весьма перспективным. Он был получен путем удвоения числа хромосом у стерильного гибрида пшеницы и ржи в середине 1950-х гг. Дж. О’Мара в Университете шт. Айова с помощью колхицина, вещества, препятствующего образованию клеточной пластинки. Тритикале сочетает высокую урожайность пшеницы с неприхотливостью ржи. Гибрид относительно устойчив к линейной ржавчине — грибковому заболеванию, являющемуся одним из главных урожайность пшеницы. Дальнейшие скрещивания и отбор дали улучшенные линии тритикале для конкретных районов. В середине 1980-х гг. эта культура благодаря высокой урожайности, устойчивости к климатическим факторам и прекрасной соломе, остающейся после уборки, быстро завоевала популярность во Франции, крупнейшем производителе зерна в рамках ЕЭС. Роль тритикале в рационе человека быстро растет.
Размножение комнатных растений делением
Растения: папоротник, фиалка, сансевиерия, маранта, аспарагус, калатея.
Такие домашние цветы образуют дочерние маленькие кустики (розетки), и их можно размножить способом деления куста. Эту процедуру следует проводить весной или в начале лета. Материнское растение достают из горшка, отряхивают почву и аккуратно, разламывая или отрезая острым ножом, отделяют дочернюю часть цветка в месте соединения его с материнским. Каждое молодое растение должно уже иметь здоровую точку роста и вполне развитую корневую систему. Их следует рассадить в увлажненную почвенную смесь. Пока растение не укоренится и не пустит новый побег, землю в горшке нужно поддерживать всегда влажной, избегать попадания на него прямых солнечных лучей.
Преимущества скрещивания
Процесс гибридизации – скрещивания растений – направлен на получение сортов растений, владеющих выигрышными особенностями родительских сортов, таких как:
- Высокая урожайность
- Устойчивость к болезням
- Морозостойкость
- Засухоустойчивость
- Маленькие сроки созревания
К примеру, в случае если у отцовского и материнского растения устойчивость к различным болезням, то полученный гибрид унаследует стойкость к обоим заболеваниям.
Гибридные сорта растений владеют лучшей жизнестойкостью, они меньше подвержены перепадам температуры, влажности, трансформации климатических условий, чем их негибридные собратья.
Чистые сорта . либо гибриды . что выбрать?
Увлекательные заметки:
- Домашний гиацинт: уход по окончании цветения
- Лучшие идеи: садовые скульптуры собственными руками
- Афеландра: верный уход за цветком
- Цикламен: как вырастить цветок из семян
Подобранные по важим запросам, релевантные статьи:
Огурцы постоянно являлись неотъемлемым элементом рациона каждого человека. Их разведение считается одной из самых основных задач садовода. Летний салат немыслим…
Не каждое растение способно полноценно развиваться и расти без достаточного количества жидкости. На ее недочёт они смогут реагировать по-различному: одни…
Перец, богатый микроэлементами и витаминами овощ, неприхотлив в уходе при соблюдении изюминок выращивания. Сладкий перец не владеет, в большинстве случаев,…
Виноград выращивается уже тысячи лет, и существует огромное множество сортов, выведенных как опытными ботаниками, так и садоводами-любителями. К…
Слива – это одно из самых распространенных деревьев. Ее плоды имеют приятный сладкий вкус и ласковую мякоть. Довольно часто такое дерево возможно встретить в садах,…
На дачных участках огородники выращивают разные овощные культуры, но традиционно на грядках оказывается сладкий перец. Существуют разные сорта…
Зеленая революция
Разработанные в ходе нее удобрения и орошения были использованы во многих развивающихся странах. Каждая культура для получения высоких урожаев требует оптимальных условий произрастания. Внесение удобрений, механизация и орошение — необходимые составляющие Зеленой революции. Из-за особенностей распределения кредитов лишь относительно богатые землевладельцы были в состоянии выращивать новые гибриды растений (зерновых). Во многих регионах Зеленая революция ускорила концентрацию земли в руках немногих наиболее состоятельных собственников. Такое перераспределение имущества не обязательно обеспечивает работой или продовольствием большинство населения этих регионов.
Как же получают семена гибридов
Стерильность – главное условие при выведении гибридных семян, нужные культуры должны быть изолированы от остальных овощных посадок, располагаться в теплице или разделяться густой полосой кустарников.
Огороднику, например, нравятся два высокоурожайных сорта томатов и он готов их выращивать ежегодно, но первый имеет один минус – слишком высокий рост, а недостаток второго – крупность плодов, которые не помещаются в банки для консервации. Если объединить два этих сорта, то получится нечто среднерослое, высокоурожайное и идеальное по форме плодов, превосходящее по характеристикам родительские формы.
Чтобы получить собственные семена гибридов F1 пасленовых культур необходимо правильно выполнить технику опыления. Выбрав один родительский сорт, условно – отцовскую форму, утром аккуратно обрывают пинцетом созревшие тычинки (пыльники) на распустившихся соцветиях и собирают их в стеклянную емкость. Затем на выбранном втором сорте – материнском, пинцетом производят вскрытие нераскрывшихся бутонов, удаляют тычинки и опыляют рыльце пестика, собранной пыльцой с отцовского растения, вскрывая закрытые пыльники.
Для гарантированного опыления, образования плодовой завязи и большего получения семян на каждый цветок материнской формы наносят пыльцу с двух пыльников отцовского куста.
После скрещивания на все соцветия одевают мешочки из бумаги, нетканого материала или полиэтилена, чтобы изолировать от попадания насекомых. Проведенные работы обязательно записываются на бирках и крепятся к культурам, где указывают дату опыления и наименование сортов.
К вечеру следующего дня мешочки с цветоносов снимают. Результат гибридизации будет заметен на 4-5 день, при успешном скрещивании плодовые завязи начнут увеличиваться и расти.
С гибридов I поколения удается получить максимальное количество семян в плодах, нежели от сортового разведения, где большая часть семенного материала формируется только в первых, наиболее развитых и сильных плодах.
Гибриды F1 томатов способны давать с одного плода до 1800 семян, баклажана – 1300, перца острого и сладкого – 700 и 250 шт. соответственно.
Выращиваемые из полученных семян гетерозисные гибриды по всем показателям превосходят сортовые формы и наделены большей сопротивляемостью к патогенным болезням и стойкостью к негативным климатическим изменениям. Но семена с их зрелых плодов уже не годятся для последующего размножения, так как они расщепляются при посеве и хаотично отображают признаки родительских форм, теряя все качества урожайности и сбиваясь в сроках плодоношения. И операцию с искусственным опылением приходится повторять, по мере истощения запасов семян гибридов F1, которые хранятся намного дольше, чем выделенные из сортовых форм.
Желаю Вам провести удачные эксперименты и получить отличные семена гибридов F1.
До новых встреч, друзья!
Отдаленная гибридизация
Восстановление плодови-тости капустно—редечного гибрида:
1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно—редечный гибрид.
Отдаленная гибридизация
— это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.
Пространственная и временная изоляция при скрещивании
При скрещивании перекрестноопыляющихся культур можно применять пространственную изоляцию: растения выращиваются на разных, удаленных от растений данного сорта, участках. К таким культурам относятся морковь, капуста, свекла и др.
У двудомных растений, таких как шпинат, при выращивании на одном участке у одного из сортов нужно удалить мужские растения.
Скрещивание перекрестноопыляющихся культур на изолированных участках намного минимизирует трудозатраты: опыление происходит естественным путем – ветром или насекомыми. Кроме того, на одном изолированном участке возможно размесить несколько растений одного сорта, таким образом, увеличив число полученных гибридных семян. Существенный недостаток такого метода состоит в невозможности полностью исключить попадание посторонней пыльцы. Кроме того, при естественном перекрестном опылении примерно половина растений оказывается оплодотворена пыльцой своего сорта.
В регионах с теплым климатом, где период вегетации достаточно продолжителен, для растений с быстро отцветающими цветками можно использовать изоляцию во временных интервалах: на одном и том же участке проводятся разные комбинации скрещивания. Разные сроки цветения исключают незапланированное переопыление.
В селекционной практике при отсутствии достаточного пространства для организации отдельных участков применяются изоляционные сооружения:
Для растений, опыляемых насекомыми, при сооружении изоляторов лучше использовать такие материалы, как батист или марля, для ветроопыляемых культур – пергаментную бумагу.
Процесс гибридизации – скрещивания растений – направлен на получение сортов растений, обладающих выигрышными свойствами родительских сортов, таких как:
К примеру, если у отцовского и материнского растения устойчивость к разным заболеваниям, то полученный гибрид унаследует стойкость к обоим болезням.
Гибридные сорта растений обладают лучшей жизнестойкостью, они меньше подвержены перепадам температуры, влажности, изменения климатических условий, чем их негибридные собратья.
Больше информации можно узнать из видео.
В наше время скрещивание растений стало очень частым. Люди все чаще прибегают к этом и пытаются создать новые уникальный продукты. В этой статье очень хорошо и подробно описано то как это делается.
Инбридинг инцухт
В центре гете-розис-ная куку-руза, слева и справа роди-тель-ские особи.
Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование
— вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Растения диплоид-ной (2n
= 16) и тетра-плоидной (2n
= 32) гре-чихи.
Перекрестное опыление самоопылителей
дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов.
Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами
. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.
Сохранение и использование генетического разнообразия культур
Интенсивные программы скрещиваний и отбора ведут к сужению генетического разнообразия культурных растений по всем их признакам. По вполне понятным причинам в основном направлен на повышение урожайности, и среди весьма однородного потомства отбираемых строго по этому признаку экземпляров иногда теряется устойчивость к болезням. В пределах культуры растения становятся все более однообразными, так как определенные их признаки выражены сильнее, чем остальные; поэтому более уязвимыми для патогенов и вредителей оказываются посевы в целом. Например, в 1970 г. гельминтоспориоз, грибковое заболевание кукурузы, вызываемое видом Helminthosporium maydis (на фото выше), уничтожило примерно 15 % урожая этой культуры в США, принеся убытки приблизительно в 1 млрд долларов. Эти потери, по-видимому, связаны с появлением новой расы гриба, весьма опасной для некоторых из основных линий кукурузы, широко использовавшихся при получении гибридных семян. У многих коммерчески ценных линий этого растения цитоплазма была идентичной, поскольку при получении гибридной кукурузы неоднократно используются одинаковые пестичные растения.
Для предупреждения такого ущерба необходимо выращивать изолированно и сохранять различные линии важнейших культур, которые, даже если сумма их признаков не представляет экономического интереса, могут содержать гены, полезные в ходе продолжающейся борьбы с вредителями и болезнями.
Человек в своем стремлении улучшить природу движется все дальше. Благодаря современным достижениям генетики аграрии получают все больше необычных и интересных гибридов, способных удовлетворить самые смелые желание потребителей.
Кроме того глобализация приводит к распространению видов растений, нехарактерных для данной климатической зоны. У нас уже давно вышли из экзотики ананасы и бананы, стали привычными гибридные нектарины и миниолы и т.д.
Желтый арбуз (38 ккал, витамины А, С)
Фиолетовый картофель (72 ккал, витамин С, витамины группы В, калий, железо, магний и цинк)
Капуста романеско (25 ккал, каротин, витамин С, минеральные соли, цинк)
В романеско мало клетчатки и много полезных веществ, за счет этого она легко усваивается. Что интересно, при приготовлении этой капусты не возникает характерного капустного запаха, который дети так не любят. Кроме того, экзотический вид космического овоща вызывает желание его пробовать. Готовят романеско как обычную брокколи — варят, тушат, добавляют в пасту и в салаты.
Плуот (57 ккал, клетчатка, витамин С)
От скрещивания таких видов растений как сливы (plum)и абрикосы (apricot) получены два гибрида плуот, который внешне больше похож на сливу, и априум, больше напоминающий абрикос. Оба гибрида названые по первым слогам английский названий видов-родителей.
Внешне плоды плуота окрашены в розовый, зеленый, бордовый или фиолетовый цвет, внутренность - от белого до насыщенно-сливового. Вывели эти гибриды в питомнике Dave Wilson Nursery 1989 году. Сейчас в мире уже два сорта априума, одиннадцать сортов плуота, один нектаплама (гибрида нектарина и сливы), одни пичплама (гибрида персика и сливы).
Используют плоуты для приготовления сока, десертов, домашних заготовок и вина. На вкус этот фрукт намного слаще и сливы, и абрикоса.
Арбузный редис (20 ккал, фолиевая кислота, витамин С)
Арбузный редис полностью соответствует своему названию – он яркий малиновый внутри и покрыт бело зеленой кожицей снаружи, точно как арбуз. Формой да и размером тоже (диаметр 7-8см) он напоминает некрупную редьку или репку. По вкусу он вполне обычный – горький у шкурки и сладковатый к середине. Правда более твердый, не такой сочный и хрустящий как обычный.
Он чудесно смотрится в салате, просто нарезанный ломтиками с кунжутом или солью. Так же рекомендуют делать из него пюре, запекать, добавлять к овощам для жарки.
Йошта (40 ккал, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами, витамины С, Р)
Брокколини (43 ккал, кальций, витамины А, С, железо, клетчатка, фолиевая кислота)
В семействе капуст в результате скрещивания обычной брокколи и китайской брокколи (гайлана) получили новую капусту похожую на спаржу на макушке с головкой брокколи.
Брокколини немного сладковата, не имеет резкого капустного духа, с перечной ноткой, нежная на вкус, напоминает спаржу одновременно и брокколи. В нем множество полезных веществ и при этом низкокалориен.
В США, Бразилии, странах Азии, Испании, брокколини привычно используют как гарнир. Его подают свежим, политым маслом или слегка обжаривают в масле.
Нэши (46 ккал, антиоксиданты, фосфор, кальций, клетчатка)
Еще один результат скрещивания растений – это нэши. Получили его от яблока и груши в Азии несколько столетий назад. Там его называют азиатской, водяной, песочной или японской грушей. Выглядит плод как круглое яблоко, а на вкус как сочная, хрустящая груша. Цвет нэши — от бледно-зеленого до оранжевого. В отличии от обычной груши нэши тверже, поэтому лучше хранится и транспортируется.
Нэши достаточно сочное, потому его лучше использовать в салатах или соло. Так же хорош в качестве закуски к вину вместе с сыром и виноградом. Сейчас выращивают порядка 10 популярных коммерческих сортов в Австралии, США, Новой Зеландии, Франции, Чили и на Кипре.
Юзу (30 ккал, витамин С)
Юзу (японский лимон) это гибрид мандарина и декоративного цитруса (ичангской папеды). Фрукт размером с мандарин зеленого или желтого цвета с бугристой кожицей имеет кислый вкус и яркий аромат. Его используют японцы еще с VII века, тогда буддийские монахи завезли с материка на острова этот фрукт. Юзу популярен в кулинарии Китая и Кореи.
У него совершенно необычный аромат — цитрусовый, с цветочными оттенками и нотами хвои. Чаще всего применяют для отдушки, цедру используют в качестве приправы. Эту приправу добавляют к мясным и рыбным блюдам, в суп мисо, лапшу. Так же с цедрой готовят джемы, алкогольные и безалкогольные напитки, десерты, сиропы. Сок похож на лимонный (кислый и ароматный , но более мягкий) и является основой соуса понзу, так же используют в качестве уксуса.
Имеет и культовое значение в Японии. 22 декабря в праздник зимнего солнцестояния принято принимать ванны с этими плодами, которые символизируют солнце. Его аромат отгоняет злые силы, защищает от простуды. В эту же ванну окунают животных, а водой потом поливают растения.
Желтая свекла (50 ккал, фолиевая кислота, калий, витамин А, клетчатка)
Отличается эта свекла только от обычной только цветом и тем, что не пачкает руки при приготовлении. По вкусу она такая же сладкая, ароматная, хороша в запеченном виде и даже в чипсах. Листья желтой свеклы можно использовать в свежем виде для салатов.
Но человек только учится преобразовывать виды растений, а природа уже давно творит такое чудо!
Читайте также: