Мутагенез
Метод, сопровождающийся изменением структуры генов организма в ходе мутагенного воздействия. Различают спонтанный и индуцированный, оба действуют, повреждая ДНК. Факторы, вносящие дефекты в генетический аппарат, носят определение мутагенов и ведут к мутациям (генным перестройкам).
Механизмы индукции: апуринизация, дезаминирование, образование тиминовых димеров.
Мутантов выбирают на основе мониторинга и фенотипических параметров. В первом случае селекционеры выполняют количественное исследование нового параметра среди организмов, оказавшихся влиянием мутагенного воздействия. При втором учитывают фенотип, развившийся вследствие воздействия мутагена: ауксотрофность, резистентность и др.
ТИПЫ СОРТОВ
Все сорта делятся на две базовые группы:
1. Местные сорта — сорта, созданные путем естественного и/или простейшего искусственного отбора в процессе возделывания культуры в конкретной местности. Такие сорта также назваются народными. Они обладают большой неоднородностью по морфологическим признакам и потребительским свойствам.
2. Селекционные сорта — сорта выведенные искусственно с помощью методов научной селекции. Они отличаются существенно большей однородностью по морфологическим признакам и свойствам.
Селекционные сорта в свою очередь по технологии селекции из исходного материала подразделяются на следующие субкатегории:
2.1. Сорт-популяция — сорт, полученный путем размножения большого числа растений, отобранных из исходного материала по заданным признакам. Эти сорта по схеме отбора эквивалентны местным, поэтому также обладают большой неоднородностью.
2.2. Линейный сорт — сорт, полученный путем размножения одного отобранного растения. Линейные сорта обладают существенно большей однородностью, чем сорта-популяции.
По технологии создания мутаций исходного материала селекционные сорта подразделяют на следующие категории:
2.A. Мутантный сорт — сорт, полученный путем отбора из популяций, полученных под воздействием мутагенных факторов. Данная технология имеет ограниченное применение в силу значительной сложности и трудоемкости.
2.B. Гибридный сорт — сорт, полученный путем гибридизации (скрещивания) двух или более сортов. Это наиболее востребованная технология селекции, поскольку она достаточно проста и эффективна, в т.ч. позволяет получать гетерозисные сорта, превосходящие по полезным свойствам родительские растения. На сегодня большинство сортов получают путем гибридизации.
2.C. Полиплоидный сорт — сорт, полученный путем кратного увеличения числа хромосом в ядре клетки, что позволяет резко улучшить качественные показатели сорта.
2.D. Генно-модифицированный сорт — сорт, полученный путем генной инженерии. В РФ сорта данного типа для культивирования не разрешены.
2.E. Сорт-клон — сорт, полученный путем размножения отобранного для сорта растения вегетативным способом — черенками, клубнями, луковицами, клубнелуковицами, корневищами и пр. При таком способе полностью сохраняется генетическая идентичность родителей и потомства, поэтому сорта — клоны в первых поколениях обладают очень высокой степенью однородности.
Внимание! Во многих популярных публикациях и даже в учебниках систематизация сортов по типам излагается недостаточно четко, в связи с чем часто допускаются ошибочные трактовки, в т.ч. противопоставление понятий сорт, селекционный сорт и сортовые культуры (семена) понятию гибрид, что неправомерно
Необходимо четко уяснить, что гибрид — это категория селекционного сорта, причем наиболее распространенная, а сорт — общее понятие, объединяющее все описанные выше типы сортов (см. определение в начале обзора). Понятие же сортовые культуры является некорректным, т.к. культуры — это культурные растения, и они обязательно характеризуются сортом, который в т.ч. подлежит обязательной регистрации в Государственном реестре селекционных достижений (см. обзор О Госсортреестре).
Сорт может быть районированным, т.е. ориентированным на определенные регионы допуска территории РФ на основании результатов проведенных сортоиспытаний. Большинство сортов, зарегистрированных в Госсортреестре, являются районированными.
Лучшие районированные сорта могут быть установлены в качестве стандартов качества для их регионов допуска. Такие сорта называются стандартными и часто указываются в характеристках близких сортов вида в качестве эталона сопоставления.
Более подробно о технологиях селекции и особенностях тех или иных категории сортов см. в специальных публикациях Библиотеки по тематике ФитоЦентра
Отбор
В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательный и методический. Бессознательный отбор проявляется в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенный сорт или породу. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами.
В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.
| Признак | Естественный отбор | Искусственный отбор |
|---|---|---|
| Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организмов | Индивидуальные признаки организмов |
| Отбирающий фактор | Условия среды (живая и неживая природа) | Человек |
| Путь благоприятных изменений | Остаются, накапливаются, передаются по наследству | Отбираются, становятся производительными |
| Путь неблагоприятных изменений | Уничтожаются в борьбе за существование | Отбираются, бракуются, уничтожаются |
| Направленность действия | Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду | Отбор признаков, полезных человеку |
| Результат отбора | Новые виды | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов |
| Формы отбора | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный | Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный) |
Отбор бывает массовый и индивидуальный. Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства. Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства. Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный — в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.
Применение искусственного мутагенеза: основные причины и сферы применения
Основная цель искусственного мутагенеза – создание изменений в геноме, которые могут приводить к различным фенотипическим изменениям. Это позволяет исследовать роль конкретных генов в различных биологических процессах, выявлять функциональные свойства генов и понимать принципы работы генетических механизмов.
Искусственный мутагенез находит широкое применение в различных сферах научно-исследовательских и прикладных дисциплин. Одной из основных сфер применения является сельское хозяйство. Мутационные изменения в геноме позволяют создавать новые сорта растений с улучшенными качествами и свойствами, такими как повышенная урожайность, стойкость к вредителям и болезням, адаптация к различным климатическим условиям.
Другая сфера применения искусственного мутагенеза – фармацевтическая промышленность. Использование этого метода позволяет создавать новые лекарственные препараты и вакцины, исследовать различные патологические процессы и механизмы заболеваний, а также исследовать действие лекарственных препаратов на организм.
В медицине искусственный мутагенез находит применение в исследованиях генетических заболеваний, изучении механизмов развития рака и других патологических состояний. Он позволяет выявлять гены, ответственные за развитие заболеваний, а также разрабатывать новые методы диагностики и лечения.
Искусственный мутагенез также находит использование в экологической биологии и охране окружающей среды. Изучение геномных изменений в организмах, обитающих в условиях загрязнения и других неблагоприятных факторов, позволяет понять механизмы их адаптации и найти способы защиты и восстановления экосистем.
| Сфера применения | Примеры применения |
|---|---|
| Сельское хозяйство | Создание сортов растений с улучшенными свойствами |
| Фармацевтическая промышленность | Создание новых лекарственных препаратов |
| Медицина | Исследование генетических заболеваний, разработка новых методов лечения |
| Экологическая биология | Изучение адаптации организмов к неблагоприятным условиям |
В заключение, искусственный мутагенез является мощным методом для изучения и изменения генома живых организмов. Его применение в различных сферах науки и прикладных дисциплин позволяет расширить наши знания о генетических механизмах, создавать новые организмы с полезными свойствами и применять эти знания в медицине, сельском хозяйстве, фармацевтике и экологии.
Что такое межвидовая гибридизация?
Межвидовая гибридизация — это процесс скрещивания двух особей двух разных видов. Однако эти два вида должны происходить из одного и того же рода. Это тип внутригенной гибридизации, поскольку он включает родственных особей. Межвидовое скрещивание недопустимо и возможно на основе концепции биологического вида.Однако межвидовое скрещивание или межвидовая гибридизация проводится для того, чтобы использовать полезные гены из дикой природы и вывести неулучшенные виды в культивируемые и т. Д.
Некоторые распространенные гибриды, полученные в результате межвидовой гибридизации, — это мул (самец осла x самка лошади), лошак (самец лошади x самка осла) и лигр (самец-лев x самка тигра). Кроме того, в селекции подсолнечника полезна межвидовая гибридизация. Это расширяет генетическое разнообразие подсолнечника. Кроме того, использование межвидовой гибридизации возрастает при разработке видов плодовых культур с целью использования естественных источников устойчивости к вредителям и болезням, компонентов качества плодов и т. Д. Однако межвидовая гибридизация может быть затруднена из-за различных уровней плоидности и генетической несовместимости. Кроме того, межвидовые гибриды имеют шанс быть бесплодными.
