Почему гибриды различных видов организмов стерильны

Реципрокные гибриды

Реципрокные гибриды появляются в результате реципрокных скрещиваний — гибридизация включающая перемену пола родителей, связанных с каждым генотипом.

Реципрокные эффекты

Различия между реципрокными гибридами — реципрокные эффекты — свидетельствуют о неодинаковом вкладе мужского и женского пола в генотип потомства. Если бы потомки от отца и матери получали одинаковую генетическую информацию, то не должно было быть никаких реципрокных эффектов.

Измерение реципрокных эффектов

Для измерения реципрокных эффектов (r) можно использовать выражение:

где A и B — значения признака для исходных скрещиваемых форм; a — то же самое для гибрида A x B; b — для реципрокного гибрида B x A. Положительное значение r (r > 0) будет означать «отцовский» эффект, отрицательное (r < 0) — «материнский», а абсолютная величина r (│r│) даст относительную оценку этих эффектов в единицах, равных разности значения признака для исходных форм (B — A).

Реципрокные эффекты у птиц

У кур «отцовский» эффект » наблюдался по наследованию инстинкта насиживания (r = 0.45, 0.38 и0.50), половой скороспелости (r = 0.59), яйценоскости (r = 0.32, −2.8, 1.07, 0.11, 0.46, 1.14 и 2.71), и живому весу (r = 0.30).

По весу яиц наблюдался «материнский эффект» (r = −1.0).

Реципрокные эффекты у млекопитающих

У свиней «отцовский» эффект » наблюдается по числу позвонков (отбор на длинное туловище) (r = 0.72 и 0.74), длине тонкого кишечника (отбор на лучшую оплату корма), и динамике роста (отбор на скороспелость) (r = 1.8).

«Материнский эффект» наблюдался по среднему весу эмбрионов, пищеварительной системы и её частей, длине толстого кишечника и весу новорожденных поросят.

У крупного рогатого скота «отцовский» эффект » наблюдался по удою молока (r = 0.07, 0.39, 0.23) и продукции молочного жира (количество жира) (r = 1.08, 1.79, 0.34).

«Материнский эффект» наблюдался по проценту жира в молоке у коров (r = −0.13, −0.19, −0.05).

Теории реципрокных эффектов

«Материнский эффект»

Материнский эффект может быть обусловлен цитоплазматической наследственностью, гомогаметной конституцией и утробным развитием у млекопитающих. Различают собственно материнский эффект, когда генотип матери проявляется в фенотипе потомства. Молекулы в яйцеклетке, такие как мРНК, могут влиять на ранние стадии процесса развития. Различают также материнское наследование, при котором часть генотипа потомство получает исключительно от матери, например митохондрии и пластиды, содержащие свой собственный геном. При материнском наследовании фенотип потомства отражает его собственный генотип.

«Отцовский эффект»

Большее влияние отца на яйценоскость дочерей у кур объясняли тем, что у птиц гетерогаметным полом является самка, а гомогаметным — самец. Поэтому свою единственную X-хромосому курица получает от отца, и если яйценоскость определяется ею, то тогда все понятно. Эта трактовка может объяснить хромосомный механизм явления у птиц, но для млекопитающих уже неприменима. Удивительно также то, что признаки, проявляющиеся только у женского пола (инстинкт насиживания, скороспелость и яйценоскость у курицы или удой молока и количество молочного жира у коровы), которые, казалось бы, должны передаваться матерью, тем не менее передаются больше отцом.

Полиплоидный гибрид капусты и редьки – пример успешного преодоления стерильности отдаленных гибридов

Впервые стерильность отдаленных гибридов преодолел путем полиплоидии русский генетик Г.Д. Карпеченко в 1924 году, получив межродовый гибрид редьки и капусты. Оба этих вида содержат в гаплоидном наборе по 9 хромосом. Гибрид с 18 хромосомами (9 от капусты и 9 от редьки) бесплоден, поскольку эти хромосомы в мейозе не конъюгируют. В полиплоидном, амфидиплоидном, гибриде, у которого по 18 хромосом от капусты и редьки, происходит конъюгация капустных хромосом с капустными, редечных – с редечными. Такой гибрид, напоминающий и капусту, и редьку, успешно плодоносит: его стручки представлены двумя состыкованными стручками, один из которых внешне похож на капустный, а другой – на редечный.

2) почему методы клеточной и генной инженерии считаются перспективными в селекции и биотехнологии?

Потому что получается разный набор хромосом, какое-то кол-во х-м от одного родителя, другое- от другого родителя . Поэтому невозможен кроссинговер и конъюгация. Достаточно вспомнить как преодолели стерильность гибрида редьки и капусты. Третий ответчик похоже вообще не знает биологию. А как же мул, тигролев и другие .

1) в межвидовом гибриде отсутствуют пары гомологичных хромосом, что нарушает процесс мейоза и приводит к стерильности получаемых гибридов; 2) Г. Д. Карпеченко преодолел стерильность капустно-редечного гибрида методом полиплоидии

• Какие задачи решает государство обществознание 7 класс кратко

    

• Что такое скептицизм простыми словами кратко и ясно

    

• Докажите что если 2 угла равны то смежные с ними углы также равны кратко

    

• Как зависит от длины кабеля электрическое сопротивление его жилы и сопротивление изоляции кратко

    

• Кто нибудь видел мою девчонку краткое содержание

Примечания

1. Roberts E., Card L. (1933). V World Poultry Congr., 2, 353.
2. ↑ Morley F., Smith J. (1954). «Agric. Gaz. N. S. Wales» 65, N. 1, 17.
3. Saeki J., Kondo K., et al. (1956). «Jpn. J. Breed.» 6, N. 1, 65.
4. ↑ Warren D. (1934). «Genetics» 19 600.
5. ↑ Дубинин Н. П., Глембоцкий Я. Л. (1967) Генетика популяций и селекция. М.: Наука с. 487, 496.
6. ↑ Добрынина А. Я. (1958) Реципрокные скрещивания московских кур и леггорнов. Тр. Ин-та генетики АН СССР, М, № 24, с. 307.
7. Асланян М. М. (1962) Особенности наследования и эмбрионального развития поросят при скрещивании свиней крупной белой породы и шведский ландрас. Научн. докл. высш. школы, № 4, с. 179.
8. ↑ Александров Б. В. (1966) Рентгенографическое исследование варьирования и характера наследования числа позвонков при скрещивании свиней крупной белой породы и ландрас. Генетика. 2 № 7, с. 52.
9. К. Вилли (1964) Биология. М. Мир. 678 с.
10. ↑ Грант В. Эволюция организмов. М.: Мир, 1980. 480 с
11. Dobzhansky Th. 1951. Genetics and the Origin of Species, 1st, 2d, and 3d eds. Columbia University Press, New York
12. Dobzhansky Th. 1970. Genetics of the Evolutionary Process. Columbia University Press, New York
13. Grun P. 1976. Cytoplasmic Genetics and Evolution. Columbia University Press, New York
14. Ежек Зденек, Орхидеи. Иллюстрированная энциклопедия. Издательство: Лабиринт, 2005 г

Файл:DNA double helix vertikal.PNG

Это незавершённая статья по генетике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

Влияние гормонов на размножение гибридов разных видов

Когда гибриды возникают от скрещивания двух разных видов, они часто оказываются стерильными. Одна из главных причин этого заключается в влиянии гормонов на процесс размножения.

В результате скрещивания гормональный баланс гибридов может нарушиться, что может привести к нарушению процессов овуляции, созревания менструального цикла и возбуждения полового влечения. Это приводит к тому, что гибриды не способны производить детей, так как они не могут полноценно выполнять свои репродуктивные функции.

Другим фактором, влияющим на гормональный баланс у их производящих органов, является постоянный стресс, которому подвергаются гибриды. Стресс может приводить к снижению уровня гормонов, которые влияют на процессы размножения.

Кроме того, гормональные препараты предназначены для ускорения протекания процессов нарушают естественный гормональный баланс в теле. Некоторые из них также могут влиять на фертильность организма, поскольку они направлены на изменение физиологических процессов с целью предотвращения беременности или наоборот последующем зачатии и рождении ребенка, который может появиться после скрещивания

Несмотря на это, есть исключения из правила. Некоторые гибриды способны производить потомство. Это объясняется тем, что оральные контрацептивы, которые используются на протяжении целого ряда лет, повышают свою эффективность именно за счет изменения гормонального фона организма. В этом случае гибрид получает качественно новый организм, которые способен правильно выполнять размножение

Гибриды в научной номенклатуре

В ботанике

Гибридные таксоны растений называются нототаксонами.

• Гибридность указывается посредством знака умножения «×» или добавления префикса «notho-» к термину, обозначающему ранг таксона.
• Гибридность между таксонами обозначается посредством знака «×», помещённого между названиями этих таксонов. Названия в формуле предпочтительнее располагать в алфавитном порядке. Направление скрещивания может указываться посредством символических знаков пола ( и ). Пример: Phalaenopsis amabilis (L.) Blume × Phalaenopsis aphrodite Rchb.f.
• Гибридам между представителями двух и большего числа таксонов могут быть даны названия. В этом случае знак «×» помещается перед названием межродового гибрида или перед эпитетом в названии межвидового гибрида. Примеры:
  • Cattleya ×hardyana
  • × Ascocenda
• Нототаксон не может быть обозначен, если неизвестен по крайней мере один из его родительских таксонов.
• Если вместо знака «×» по каким-то причинам употребляется буква «х», то между этой буквой и эпитетом может быть сделан один буквенный пробел, если это поможет избежать неясности. Буква «х» должна быть строчной.
• Нотородовое название гибрида между двумя и более родами является либо сжатой формулой, в которой названия, принятые для родительских родов, комбинируются в одно слово, либо образовано от имени исследователя или садовода, занимавшегося этой группой. Примеры:
  • × Rhynchosophrocattleya (= Rhyncholaelia × Sophronitis × Cattleya)
  • × Vuylstekeara (= Cochlioda × Miltonia × Odontoglossum). Род зарегистрирован в 1911 году известным бельгийским коллекционером и селекционером орхидных Charles Vuylsteke (1844—1927).
• Таксоны, считающиеся гибридными по происхождению, не требуется обозначать как нототаксоны. Примеры:
  • Гомозиготный гибридный тетраплоид наперстянки Digitalis ×mertonensis, полученный от искусственного скрещивания Digitalis grandiflora × Digitalis purpurea, может приводиться при желании, как Digitalis mertonensis.
  • Rosa canina, полиплоид, который, как полагают, имеет древнее гибридное происхождение, рассматривается как вид.

По данным AOS начиная с января-марта 2008 года между знаком × и названием гибридного рода должен быть пробел.Пример: × Rhynchosophrocattleya.

Почему гибриды различных видов организмов стерильны

Несовместимость половых клеток

Одной из главных причин стерильности гибридов различных видов организмов является несовместимость половых клеток. Многие гены, влияющие на способность к размножению, находятся в гаметах — специализированных клетках, которые участвуют в процессе оплодотворения. В случае гибридов разных видов, гаметы имеют разный генетический материал, что часто приводит к тому, что они не могут взаимодействовать при оплодотворении.

Кроме того, некоторые виды имеют разные хромосомы, количество и форму которых может сильно отличаться. В таких случаях гаметы гибридов, содержащие неполный комплект хромосом, могут быть неспособны к размножению.

Также важно учитывать, что механизм размножения у разных видов может отличаться. Например, у растений часто существуют разные механизмы опыления, в том числе самоопыление или опыление за счет животных

В таких случаях гибриды могут оказаться неспособны к размножению, потому что у них отсутствуют необходимые механизмы для опыления.

Таким образом, несовместимость половых клеток является одной из главных причин стерильности гибридов разных видов организмов. Гены, хромосомы и механизмы размножения разных видов могут либо полностью препятствовать оплодотворению, либо приводить к формированию нефункциональных гибридных гамет.

Гибриды, имеющие собственные названия

Реципрокные гибриды

• Мул — гибрид от скрещивания осла и лошади
• Лошак — гибрид от скрещивания жеребца и ослицы

• Лигр — гибрид от скрещивания льва (Panthera leo) и тигрицы (Panthera tigris)
• Тигон — гибрид от скрещивания тигра и львицы

• Леопон — гибрид леопарда-самца и львицы-самки
• Нар — гибрид одногорбого и двугорбого верблюдов.
• Муллард — гибрид, получаемый при скрещивании селезней мускусных уток с утками породы пекинская белая, оргпингтон, руанская и белая алье.
• Хайнак (Дзо) — гибрид яка и коровы.

• Зеброид — гибрид от скрещивания зебры и домашней лошади
• Зебрул — гибрид от скрещивания зебры и осла

Гибриды в семействе Орхидные

Многие виды одного рода и даже представители различных родов легко скрещиваются между собой, образуя многочисленные гибриды, способные к дальнейшему размножению. Большинство гибридов, появившихся за последние 100 лет, создано искусственно с помощью целенаправленной селекционной работы.

Селекция фаленопсисов и других красивоцветущих орхидей развивается в двух направлениях: для срезки и для горшечной культуры.

Некоторые искусственные роды орхидей:

• Brassolaeliocattleya
• Vuylstekeara
• Rhynchosophrocattleya

Стерильность гибридов

Явления стерильности гибридов неоднородны. Наблюдается изменчивость в отношении того, на какой именно стадии проявляется стерильность и каковы её генетические причины.

Нарушение сперматогенеза на стадиях, предшествующих мейозу, — непосредственная причина стерильности у самцов мула; нарушения мейоза — причина стерильности у гибридных самцов при некоторых скрещиваниях между разными видами Drosophila (например, D. pseudoobscura × D. persimilis).К ограниченной полом стерильности и нежизнеспособности гибридов у раздельнополых животных приложимо обобщение, известное под названием правила Холдейна. Гибриды от межвидовых скрещиваний у раздельнополых животных должны состоять, во всяком случае потенциально, из гетерогаметного пола (несущего хромосомы XY) и гомогаметного (XX) пола. Правило Холдейна гласит, что в тех случаях, когда в проявлении стерильности или нежизнеспособности гибридов существуют половые различия, они наблюдаются чаще у гетерогаметного, чем у гомогаметного пола. У большинства животных, в том числе у млекопитающих и у двукрылых, гетерогаметны самцы. Из правила Холдейна имеются, однако, многочисленные исключения.Третья стадия развития, на которой может проявляться гибридная стерильность, — это гаметофитное поколение у растений. У цветковых растений из продуктов мейоза непосредственно развиваются гаметофиты — пыльцевые зерна и зародышевые мешки, — которые содержат от двух до нескольких ядер и в которых формируются гаметы. Нежизнеспособность гаметофитов — обычная причина стерильности гибридов у цветковых растений. Мейоз завершается, но нормального развития пыльцы и зародышевых мешков не происходит.Гибридная стерильность на генетическом уровне может быть обусловлена генными, хромосомными и цитоплазматическими причинами.Наиболее широко распространена и обычна генная стерильность. Неблагоприятные сочетания генов родительских типов, принадлежащих к разным видам, могут приводить и действительно приводят к цитологическим отклонениям и нарушениям развития у гибридов, что препятствует образованию гамет. Генетический анализ генной стерильности у гибридов Drosophila (D. pseudoobscura × D. persimilis, D. tnelanogaster × D. simulans и т. п.) показывает, что гены, обусловливающие стерильность, локализованы во всех или почти во всех хромосомах родительского вида .Неблагоприятные взаимодействия между цитоплазматическими и ядерными генами также ведут к стерильности межвидовых гибридов в разных группах растений и животных.Виды растений и животных часто различаются по транслокациям, инверсиям и другим перестройкам, которые в гетерозиготном состоянии вызывают полустерильность или стерильность. Степень стерильности пропорциональна числу независимых перестроек: так гетерозиготность по одной транслокации даёт 50%-ную стерильность, по двум независимым транслокациям — 75%-ную стерильность и т. д. Стерильность растений определяется гаметофитом. У гетерозигот по хромосомным перестройкам в результате мейоза образуются дочерние ядра, несущие нехватки и дупликации по определённым участкам; из таких ядер не получается функциональных пыльцевых зёрен и семязачатков. Хромосомная стерильность подобного типа очень часто встречается у межвидовых гибридов цветковых растений.Течение мейоза у гибрида может быть нарушено либо генными факторами, либо различиями в строении хромосом. Как генная, так и хромосомная стерильность может выражаться в аберрантном течении мейоза. Но типы мейотических аберраций различны. Генная стерильность обычна у гибридов животных, а хромосомная стерильность — у гибридов растений. Генетический анализ некоторых межвидовых гибридов растений показывает, что нередко у одного гибрида наблюдается одновременно и хромосомная, и генная стерильность.

Генетические различия приводят к стерильности гибридов разных видов

Одной из причин стерильности гибридов разных видов являются генетические различия. Гены каждого вида определяют его характеристики и особенности. При кроссинге двух разных видов, гены родительских организмов могут не сочетаться правильно, что приводит к несовместимости репродуктивной системы гибрида.

Кроме того, у гибрида может возникнуть неполное соответствие в генетическом материале, что называется анеуплоидией. Это происходит, когда количество хромосом в клетке гибрида отличается от родительских видов. Анеуплоидия часто приводит к стерильности, так как клетки гибрида не могут правильно делиться и производить гаметы для размножения.

Кроме того, возможно возникновение гибридов с несовместимыми генами доминантным и рецессивным типом наследования, это может повлиять на генетический код гибрида и привести к его стерильности.

Таким образом, генетические различия между организмами приводят к невозможности гибридов различных видов производить потомство, что является одной из причин их стерильности.

Почему межвидовые гибриды обычно стерильны

Причина бесплодия отдаленных гибридов заключается в различии их хромосом. Каждая хромосома представлена только одним гомологом, в результате чего образование гомологичных пар (бивалентов) в мейозе становится невозможным. Т.е. мейотический фильтр, возникающий при отдаленной гибридизации, препятствует образованию нормальных половых клеток у особей и их половому размножению.

Хромосомы разного строения у межвидовых гибридов не способны конъюгировать. При нормальном течении мейоза гомологичные пары сближаются, частично обмениваются генами, после чего расцепляются и по нитям веретена деления расходятся к разным полюсам делящейся клетки. При скрещивании же отдаленных гибридов хромосомы, не имеющие пары, не расходятся к различным полюсам, а хаотично, произвольно попадают в формирующиеся гаметы. Такие половые клетки обычно нежизнеспособны.

Разрушение гибридов

В случаях, когда некий межвидовой гибрид достаточно жизнеспособен и способен к размножению, поколения его потомков будут содержать значительную долю нежизнеспособных, субвитальных, стерильных и полустерильных особей. Эти типы представляют собой неудачные продукты рекомбинации, возникшие при межвидовой гибридизации. Такое подавление мощности и плодовитости в гибридном потомстве называют разрушением гибридов (hybrid breakdown). Разрушение гибридов — последнее звено в последовательности преград, препятствующих межвидовому обмену генами.

Разрушение гибридов неизменно обнаруживается в потомстве межвидовых гибридов у растений, где его легче наблюдать, чем при большинстве скрещиваний у животных.

Межвидовая и межродовая гибридизация

Межвидовая гибридизация часто наблюдается как в природе, так и при культивировании человеком (содержании в неволе) у множества видов растений и животных. В природе в районах соприкосновения близких видов могут формироваться так называемые «гибридные зоны», где гибриды численно преобладают над родительскими формами.

Хонорик — выведенный путем селекции гибрид между тремя родительскими видами рода Mustela. Самцы хонориков стерильны, а самки фертильны.

Известный экспериментальный гибрид рафанобрассика (лат. Raphano-brassica) был получен Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки с капустой. Оба вида принадлежат к разным родам и имеют по 18 хромосом. Гибрид, полученный в результате удвоения числа хромосом (36), был способен к размножению, так как в процессе мейоза хромосомы редьки и капусты коньюгировали с себе подобными. Он обладал некоторыми признаками каждого из родителей и сохранял их в чистоте при размножении.