Отдаленная гибридизация растений и животных, потомство

Отдаленная гибридизация растений

Выделяют два вида: межвидовая (пшеница мягких сортов и твердых) и межродовая (пшеница и рожь).

Селекционер в процессе получения гибридов постоянно сталкивается с рядом проблем. Основные из них:

Трудности в скрещивании генетически разных видов;
полученные гибридные семена не всходят;
гибриды первого поколение бесплодны.

Причины возникновения такого рода проблем:

Пыльца не приживается на рыльце другого сорта растений;
пыльца приживается, но пыльцевые трубки прорастают медленно и не могут достигнуть зародышевого мешка;
отсутствие оплодотворения;
после успешного оплодотворения, зародыши часто замирают на стадии нескольких клеток;
при нормальном развитии зародыша, могут формироваться невсхожие семена;

Причины бесплодия гибридов:

Бесплодие наступает через несоответствие хромосомных наборов, отсутствие конъюгации гомологичных хромосом, нарушение фаз мейоза. Как следствие не возможно образование половых клеток.
Недоразвитость органов размножения. Часто наблюдается неполноценное развитие мужских репродуктивных органов — пыльников; встречается также стерильность женских особей.

Отдаленная гибридизация растений

Условия появления плодовитого потомства:

Скрещивание с одним из родителей. Применяется наиболее часто, имеет высокую эффективность, но следующее потомство получает обратно некоторые признаки родителей.
Скрещивание с представителями первого поколения. При масштабных работах все-таки встречается небольшое количество растений способных к оплодотворению.
Применение колхицина для создания полиплоидных форм. Позволяет удвоить хромосомный набор, что дает возможность клеткам завершить все фазы мейоза.

Отдалённая гибридизация растений необходима для создания устойчивых сортов и с высокой урожайностью. Созданы гибриды подсолнечника, семена которых содержат больше 50% масла и невосприимчивы к ряду заболеваний.

Путем гибридизации получены зимостойкие сорта озимой пшеницы, с высоким содержанием белка (после скрещивания с озимой рожью). Обнаружен дикий вид пшеницы, который невосприимчив к заболеваниям простой пшеницы. Планируется создание новых гибридов для передачи таких ценных свойств.

Картофель постоянно подвергается воздействию фитофторы, нематод, колорадских жуков. Чтобы сделать его устойчивым к неблагоприятным факторам, культурный картофель скрещивают с диким. Такие гибриды также стали скороспелыми, лучше переносят низкую температуру, могут родить два раза в год.

Info

Publication number: RU2599437C2

RU2599437C2

RU2014109315/10A

RU2014109315A

RU2599437C2

RU 2599437 C2

RU2599437 C2

RU 2599437C2

RU 2014109315/10 A

RU2014109315/10 A

RU 2014109315/10A

RU 2014109315 A

RU2014109315 A

RU 2014109315A

RU 2599437 C2

RU2599437 C2

RU 2599437C2

Authority
RU
Russia

Prior art keywords

fertility
lines
fertile
cms
plants

Prior art date
2014-03-11

Application number
RU2014109315/10A
Other languages

English (en)

Other versions

RU2014109315A
(ru

Inventor
Лев Александрович Эльконин
Валентин Васильевич Кожемякин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение » Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
2014-03-11
Filing date
2014-03-11
Publication date
2016-10-10

2014-03-11Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение » Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»
filed

Critical

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение » Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»

2014-03-11Priority to RU2014109315/10A
priority

Critical

patent/RU2599437C2/ru

2015-09-20Publication of RU2014109315A
publication

Critical

patent/RU2014109315A/ru

2016-10-10Application granted
granted

Critical

2016-10-10Publication of RU2599437C2
publication

Critical

patent/RU2599437C2/ru

Преодоление нескрещуваности

В деле преодоления нескрещуваности подобранных пар видов для гибридизации или представителей различных родов в селекционной практике используются Мичуринск методы смеси пыльцы, предварительного вегетативного сближения, трансплантации частей столбика с рыльцем отца цветка, укорочение колонки, метод посредника, реципрокных скрещиваний, нанесенные биостимуляторов на рыльце пестика. В повышении эффективности отдаленной гибридизации большое значение имеет применение более новых методов, с помощью которых осуществляется предварительный перевод одного из компонентов на другой уровень плоидности с помощью полиплоидизации или деполиплоидизации. В результате этого оба родителя будут иметь одинаковое число хромосом и лучше скрещиваются между собой. В тех случаях, когда оплодотворение происходит, но через несколько дней развитие зародыша прекращается, положительные результаты может дать метод эмбриокультуры, при которой в передкритичний момент после оплодотворения семяпочка извлекается из завязи и трансплантируются на питательную среду in vitro. Этот метод целесообразно применять и в том случае, когда семена формируются полностью, но оказываются непохожими.

Примеры отдаленной гибридизации в природе

1. Мула

Мула является примером отдаленной гибридизации между ослицей и лошадью. Ослица имеет 64 хромосомы, а лошадь — 62. После скрещивания этих видов образуется мула, с 63 хромосомами. Однако мулы обычно бесплодны и не способны размножаться.

2. Брое́ды

Броеды — это гибридные птицы, образованные от скрещивания дрозда и черного стервятника. У этих видов различное число хромосом и отдаленная гибридизация относится к невозможным. Однако на практике эти гибриды встречаются благодаря нарушению правил Менделевской сегрегации генов.

3. Катадромные рыбы

Катадромные рыбы — это виды, которые мигрируют из пресных вод в моря для икрометания. Некоторые виды катадромных рыб способны скрещиваться с другими видами, образуя гибридов. Например, виоланда — гибрид между сибирским осетром и севрюгой.

4. Отдаленная гибридизация у растений

Отдаленная гибридизация также присутствует у некоторых растений. Например, нарцисс лекарственный образуется от скрещивания нарцисса и желтушника. Желтушник имеет 16 хромосом, а нарцисс — 8, поэтому гибрид имеет 24 хромосомы.

Это всего лишь некоторые примеры отдаленной гибридизации в природе. Они показывают, насколько удивительными и разнообразными могут быть результаты скрещивания видов, даже когда они находятся на значительном расстоянии в генетическом отношении.

Отдаленная гибридизация животных

Зоотехники используют собственно гибридизацию и межпородную гибридизацию, которая дает потомство способное к скрещиванию и рождению потомства. Истинно гибридные животные очень редко оказываются плодовитыми, что создает много проблем с дальнейшим их разведением.

У животных процесс получения гибридов затруднен из-за ряда факторов:

Разное строение репродуктивных органов животных;
гибель сперматозоидов в половых путях самки;
отсутствие акта слития половых клеток;
нарушения развития зиготы на ранних сроках.

Для преодоления возникших преград селекционеры стали использовать искусственное оплодотворение. Но проблемы с бесплодием полученного поколения остаются актуальными до сих пор. Различают полное бесплодие потомства, когда оба пола бесплодны, и частичное — один пол не способен к размножению. Чаще бесплодны самцы, тогда самок скрещивают с представителями исходного вида. Но в этом случае утрачивается часть ценных характеристик гибрида.

Отдаленная гибридизация животных встречалась еще в древние времена, примеры таких гибридов: мулы (помесь лошади и осла) и лошаки (результат скрещивания ослицы и жеребца), они отличались выносливостью и силой. Сарлыки — рождены от яков и коров, ценятся за повышенную жирность молока.

Отдаленная гибридизация животных

Гибридные животные, обычно, лучше родительских видов, это проявляется в повышенной работоспособности, продуктивности и т.д.

На фермах пользуются популярностью новые породы свиней, полученные в результате скрещивания домашней свиньи и дикой. Полученный гибрид быстрее приспосабливался к разным условиям жизни, стал ценным источником мяса.

Получение — гибрид

Получение гибридов между РНК и денатурированной ( одноцепочеч-ной) ДНК из различных источников широко используется как тест на комплементарностъ между этими двумя классами нуклеиновых кислот.

Получение гибридов FJ путем инбридинга, хотя предлагается часто как метод селекции, но практически не оправдано у перекрестноопыляющихся растений, которые размножаются вегетативно. Каждый клоповый сорт по существу является гибридом, и если он способен к бесполому размножению, то для его воспроизведения нет необходимости в скрещивании двух уникальных инбредных линий. Большим преимуществом гибридов Ft перекрестноопыляющихся растений является их однородно высокая мощность. Однако вегетативное размножение обеспечивает абсолютную генетическую однородность.

Известны случаи получения гибридов скрещиванием спор при помощи микроманипулятора. Гибриды обладают расшатанной наследственностью, которая делает микроорганизмы более пластичными. Поэтому гибриды легче поддаются направленному воспитанию. Но гибридизация в микробиологии ограничена, так как половой процесс встречается только у некоторых микроорганизмов. У большинства дрожжей и дрожжеподобных грибков, используемых в гидролизной промышленности, половой процесс размножения отсутствует и к ним метод половой гибридизации не применим.

Была показана возможность получения гибридов первого поколения также от двойных скрещиваний.

Гибридизация ( скрещивание) — получение гибридов ( по -; месей) половым путем.

ГИБРИДИЗАЦИЯ, процесс образования или получения гибридов, в основе к-рого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке.

Отдаленная гибридизация может быть использована для получения промышленных гибридов, а также с целью селекции гибридных пород.

Одним из таких общепризнанных критериев является возможность или невозможность получения плодовитых гибридов при скрещивании.

Транс-тест ( тест на комплементарность, функциональный тест на аллелизм) заключается в получении гибридов ( гетерокарионов), у к-рых две исследуемые мутации находятся на разных гомологичных хромосомах ( транс-положение), и анализе их фенотипа. Если исследуемые мутации действуют на одну и ту же функцию ( повреждают один и тот же ген), то гибрид должен иметь мутантный фенотип. Морганом, усложняется в случаях межгенной некомплементар-ности и межаллельной комплементации. Цис-тест заключается в получении гибридов ( гетерокарионов), у к-рых обе исследуемые мутации привнесены одним из родителей, тогда как в хромосомах других содержатся нормальные аллели.

И вот при соблюдении этих правил получаются лучшие результаты гибридизации, хотя случайно и могут являться исключения в виде получения лучших гибридов от неправильно подобранных пар производителей и обратно.

Различия, наблюдаемые при разных скрещиваниях свиней.

Эти цифры сильно напоминают нам данные, полученные при межлинейном скрещивании у кукурузы, а трехпородное скрещивание у свиней, когда три разные породы комбинируются между собой, можно сравнить с методом получения двойных гибридов у кукурузы ( стр. В обоих этих случаях дело сводится к получению для непосредственного хозяйственного использования особей, у которых выражен эффект гетерозиса, обусловленный взаимодействием генов, полученных от трех или четырех разных пород или инбредных линий.

Автополиплоидные формы используются в селекции в следующих основных направлениях: непосредственно для выведения новых сортов; в качестве исходных компонентов для получения триплоидных гибридов и для осуществления работ по отдаленной гибридизации с целью ослабления барьеров нескрещиваемости и получения фертильных гибридов.

Являясь в основном растениями умеренного пояса, они лучше развиваются в условиях прохладного и влажного лета. Почти все дикие виды, которые были использованы для получения садовых гибридов, происходят из стран, где зимой промерзает почва и длительный период удерживается снежный покров. При снежном покрове дельфиниумы хорошо зимуют, но чередование морозов и оттепелей нередко вызывает гибель растений.

В общем способы, приводящие к сильному индбридингу, вызывают потерю мощности. После получения желаемой популяции возникает вечная проблема ее сохранения. Единственный способ обеспечить единообразие и в то же время сохранить гетерозиготность заключается в получении гибридов FJ. Однако в настоящее время технические трудности не позволяют применить данный метод селекции к перекрестноопыляющимся культурам.

Что такое отдаленная гибридизация в биологии и как она происходит?

Отдаленная гибридизация в биологии представляет собой процесс скрещивания двух особей, которые принадлежат к различным видам или родам, находящимся на большом расстоянии в таксономической классификации. Гибриды, полученные в результате этой гибридизации, называются отдаленными гибридами.

Отдаленная гибридизация может происходить по нескольким механизмам:

Гибридизация между близкими видами. В этом случае гены двух видов достаточно похожи, чтобы позволить гибридизации и образованию потомства, но они все же достаточно различны, чтобы это потомство было неплодовым или имело сниженную степень плодовитости.
Гибридизация между дальними родственниками. В этом случае гены родственных видов уже значительно различаются, поэтому гибриды обычно более далеки от родителей, и их плодовитость еще более снижена.
Гибридизация между далекими таксонами. В этом случае гены различных видов или родов отличаются настолько, что практически невозможно получить плодовитое потомство. Однако в некоторых редких случаях можно получить гибриды с помощью специфических методов, таких как введение генов или использование инженерных методов.

Отдаленная гибридизация имеет важные последствия для биологического разнообразия и эволюции. Она может приводить к образованию новых видов и родов, расширению генетического материала и появлению новых комбинаций генов. Также отдаленная гибридизация может использоваться в селекции растений и животных для создания новых и более устойчивых гибридных форм.

Материалы и методы

Целью исследований являлось создание гибридов между сортами V. vinifera (род Vitis, 2n =38 хромосом) и видами других родов (Ampelopsis и Parthenocissus, 2n = 40 хромосом) семейства Vitaceae: Ampelopsis acontifolia Lavalee, Ampelopsis cordata Michaux, Ampelopsis serjaniefolia Regel, Parthenocissus inserta Fritch и Parthenocissus quinquefolia Planch. Применялся традиционный путь преодоления генетической несовместимости при межродовой гибридизации (разного количества диплоидного набора хромосом у исходных форм), заключающийся в методе аллополиплоидии – использовании для скрещивания полиплоидных родительских форм. Наличие парных хромосом каждого рода у гибридных сеянцев необходимо для конъюгации между хромосомами в процессе прохождения мейоза и образования гамет, что может обеспечить фертильность гибридных сеянцев . Для достижения этой цели проводились эксперименты параллельно по двум направлениям.

Отдаленная гибридизация животных

У животных процесс получения гибридов затруднен из-за ряда факторов:

Разное строение репродуктивных органов животных;
гибель сперматозоидов в половых путях самки;
отсутствие акта слития половых клеток;
нарушения развития зиготы на ранних сроках.

Отдаленная гибридизация животных

Резюме.

Используя метод аллополиплоидии и культуры зародышей in vitro, у винограда после межродовой гибридизации получены растения, но для установления истинности их межродового происхождения необходимы дополнительные молекулярно-генетический и цитогенетический анализы.

Використовуючи метод аллополіплоїдії і культури зародків invitro, у винограду після міжродової гібридизації отримані рослини, але для встановлення істинності їх міжродового походження необхідні додаткові молекулярно-генетичний і цитогенетичний аналізи.

Plants were achieved from intergeneric hybridization in grapevine by use of the method of allopolyploidy and in vitro embryo culture. Nevertheless, their intergeneric origin needs to be confirmed by additional molecular genetic and cytogenetic analyses.

Отличия от других видов гибридизации

Отдаленная гибридизация отличается от других видов гибридизации, таких как близкая и дальняя, своими особенностями и способами возникновения. Вот некоторые отличия:

Удачность слияния генетического материала разных видов: при отдаленной гибридизации сравнительно небольшая доля эмбрионов способна продолжить свое развитие, так как генетический материал родителей сильно различается.
Сложность образования гибридов: в случае отдаленной гибридизации требуется наличие определенных условий, так как различные виды животных и растений имеют различные хромосомные наборы и разные механизмы формирования половых клеток.
Возможность образования фертильных гибридов: в некоторых случаях отдаленная гибридизация может привести к образованию фертильных гибридов, способных продолжать размножаться и образовывать новые поколения, хотя такие случаи редки.
Количество генетического материала, участвующего в слиянии: отдаленная гибридизация может приводить к слиянию генетического материала от нескольких видов, что обеспечивает образование гибридов с уникальным генетическим составом и свойствами.

Эти отличия делают отдаленную гибридизацию важным и интересным явлением в биологии, позволяющим изучать процессы эволюции и генетического разнообразия на примере смешения генов разных видов.

Литература

1. Волынкин В.А., Зленко В.А., Лиховской В.В. Селекция винограда на бессемянность, крупноягодность и раннеспелость на полиплоидном уровне// Труды НИВиВ «Магарач».- 2009.- т. XXXIX.- С.5-10 2. Глеба Ю.Ю., Сытник К.М. Клеточная инженерия растений. – Киев.- 1984.- 160с. 3. Зленко В.А. Диагностика хозяйственноценных признаков и клональное микроразмножение винограда in vitro. – Автореф. дис. канд. с.- х. наук, Ялта.- 1991.- 22с. 4. Карпеченко Г.Д. Полиплоидные гибриды Raphanus sativus L. x Brassica oleraceae L.// Тр. По прикл. ботанике, генетике и селекции.- 1927.- т.17, №3.- С.393-398. 5. Карпеченко Г.Д. Теория отдаленной гибридизации. – М.–Л.- 1935.- 64с. 6. Кунах В.А. Бiотехнологiя лiкарських рослин. Генетичнi та фiзiолого-бiохiмiчнi основи. – Київ.- 2005.- 724с. 7. Лобашев М.Е. Генетика. – Ленинград.- 1967.- 751с. 8. Першина Л.А., Шумный В.К. Проблемы использования методов in vitro при отдаленной гибридизации злаков// Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. – Москва.- 1991.- С.102 -114. 9. Топалэ Ш.Г. Полиплоидия у винограда. Систематика, кариология, цитогенетика. – Кишинев.- 1983.- 215с. 10. Murashige T. Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture// Physiol. Plant.- 1962.- vol.15.- P.473 — 497. 11. Patel G.I., Olmo H.P. Cytogenetics of Vitis: I. The hybrid V. vinifera x V. rotundifolia// Amer. J. Bot.- 1955. vol. 42.- P. 36-42. 12. Patel G.I., Olmo H.P. Induction of polyploidy in sterile F1 hybrid of Vitis vinifera L. and Vitis rotundifolia Michx.// Phyton (B.A.)/- 1956/- vol. 7, № 2.- P.12-15.

Выводим собственные сорта цветов

Мы расскажем, как скрестить между собой два сорта одного вида растения – этот метод называется гибридизацией. Пусть это будут растения разных окрасок или отличающиеся формой лепестков, листьев. Или, возможно, они будут отличаться сроками цветения или требованиями к внешним условиям?

Выбирайте растения, которые быстро зацветают, чтобы ускорить ход эксперимента. Лучше также для начала выбирать неприхотливые цветы – например, наперстянки, календулы или дельфиниумы.

Ход эксперимента и дневник наблюдений

Для начала сформулируйте свои цели – что вы хотите получить от эксперимента. Какие желаемые признаки должны быть у новых сортов?

Заведите тетрадь-дневник, куда вы запишете цели и будете фиксировать ход эксперимента от начала и до конца.

Не забудьте подробно описать исходные растения, а затем и полученные гибриды. Вот наиболее важные момент: здоровье растений, интенсивность роста, размеры, окраска, аромат, время цветения.

Строение цветка

В нашей статье в качестве примера будет рассматриваться цветок морозника, его вы видите на схеме и на фотографиях.

Внешний вид цветов у разных растений может значительно отличаться, однако строение цветков в основном одинаково.

Опыление цветка

1. Начните с выбора двух растений. Одно будет опылителем, а другое – семенным растением. Выбирайте здоровые и крепкие растения.

2. Внимательно следите за семенным растением. Выберите нераспустившийся бутон, с которым будете проводить все манипуляции, пометьте его. Кроме того, его придется изолировать еще до открытия – завязав его в полотняный светлый мешочек. Как только цветок начнет открываться, срежьте у него все тычинки во избежание случайного опыления.

3. Как только цветок семенного растения полностью раскроется, перенесите на него пыльцу с растения-опылителя. Пыльцу можно перенести с помощью ватной палочки, кисточки, или вырвав тычинки цветка-опылителя и поднеся их непосредственно к семенному. Пыльцу наносите на рыльце пестика цветка семенного растения.

4. Наденьте на цветок семенного растения полотняный мешочек. Не забудьте сделать необходимые отметки в дневнике наблюдений – о времени опыления.

5. Чтобы подстраховаться, через некоторое время повторите операцию с опылением – например, через пару дней (зависит от сроков цветения).

Выберите два цветка – один будет служить опылителем, другое растение станет семенным.

Сразу, как только цветок семенного растения распустится, срежьте у него все тычинки.

Нанесите пыльцу, взятую с цветка-опылителя, на пестик цветка семенного растения.

Опыленный цветок обязательно следует пометить.

Получение гибридов

1. Если опыление прошло удачно, то вскоре цветок начнет вянуть, а завязь будет увеличиваться. Не снимайте мешочек с растения, пока не созреют семена.

2. Полученные семена высаживайте как на рассаду. Когда получите молодые растения-гибриды, то выделите им отдельное место в саду или пересадите их в ящики.

3. Теперь дождитесь цветения гибридов. Не забывайте описывать все наблюдения в дневнике. Среди первого, да и второго поколения, могут быть цветы точь-в-точь повторяющие родительские свойства без изменений. Такие экземпляры забраковывают сразу. Сверьтесь со своими целями и отберите среди полученных новых растений те, которые максимально подходят под нужные признаки. Можете опылить их также вручную, либо изолируйте их.

Цветок семенного растения следует защищать мешочком из текстиля.

Когда получите семена, высаживайте их на рассаду. Молодые растения разместите в ящиках.

Внимательно следите за своим новым гибридом, записывайте в дневник свои наблюдения.

Если вы решили заниматься выведением новых сортов всерьез, то вам будет необходим совет специалиста-селекционера. Дело в том, что вам нужно будет выяснить, действительно ли вы вывели новый сорт или идете уже проторенной кем-то дорожкой. Конкуренция в области создания новых сортов очень высока.

Тем же, кто решил поэкспериментировать с гибридизацией в качестве домашнего хобби, мы желаем получить от этого занятия море удовольствия, сделать множество радостных открытий и подарить наконец всем своим друзьям-садоводам новый сорт какого-нибудь чудесного цветка, названный своим именем.