Ответы селекция и семеноводство. Вопросы для экзамена по селекции и семеноводству Селекция как наука. Предметы и методы. Связь ее с другими науками
 Скачать 48.59 Kb.
|
|
Ответы на вопросы для экзамена по селекции и семеноводству 1. Селекция как наука. Предметы и методы. Связь ее с другими науками. Селекция – в переводе: отбор. Создание новых сортов и гетерозисных гибридов. Селекция нужна что бы создавать новые сорта и гибриды: - увеличение урожая - улучшения качества в широком смысле - создание сортов устойчивых к стрессовым факторам (абиотическим и биотическим) - защита от болезней и вредителей - расширения ареала возделывая культуры Новые сорта делают предприятие экономически выгодным, а так же экологически. Селекция как наука Прикладная наука, продукт селекции выходит сразу в производство. Должна заниматься разработкой новых приемов, методов создания хороших сортов. Предмет – разработка новых методов (изучение и претворение на практике специфических закономерностей эволюции культурных растений). Основной метод – отбор. (Методический отбор) 1. Массовый отбор – выделение из исходного материала группы особей, обладающих желательными признаками; в селекции животных не применяют. В этом случае сорт представляет собой популяцию однотипных гетерозигот. 2. Индивидуальный отбор – выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства. В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является в значительной степени гомозиготным, получают чистые линии – группы генетически однородных (гомозиготных) организмов. Связь с другими науками Очень тесно связана с науками как генетика, физиология растений, ботаника, вариационная статистика (часть математики), фитопатология, энтомология и другие. 2. Три подразделения отрасли селекции. Селекцентры и принципы их организации. Селекция как отрасль Технологический процесс, который заканчивается созданием конечной продукции, является сорт или гибрид. Процесс включает в себя: поля, приборы, кадры и т.д. Три подразделения отрасли селекции 1. ВНИИР – институт растениеводства Основное хранилище генофонда нашей страны. 2. Селекционные центры – крупные в РФ около 42 (дополнительно селекционные станции и ВУЗовские опытные станции) Структурно входят в институты СХ (либо ВНИИСХ или НИИСХ) Принципы организации: – максимальной специализации. Означает, что институт занимается одной культурой и СЦ занимается исключительно этой культурой. –максимальной концентрации. В южных регионах (КНИИСХ). Селекция многих культур, соотв. институт занимается многими культурами. – зональности. При институтах, которые обслуживают определенную зону (Московский НИИСХ Немчиновка – нечерноземная зона). 3. Гос Комиссия по испытанию и охране селекционных достижений Центральное правление находится в Москве. Участвует в исполнении действий по охране и использованию селекционных достижений, обеспечивает эффективное функционирование единой государственной службы по испытанию и охране селекционных достижений и руководство научно-методической и организационно-хозяйственной деятельностью находящихся в его ведении филиалов. Входят подразделения: – Филиалы (инспекторы) гос комисии – краевые, республиканские, областные. – Центральная лаборатория по оценке качества сорта. – Гос сортоиспытательные участки (ГСУ). – Гос сортоиспытательные станции (ГСС) – размножение. Основные функции: – Испытание новых сортов на хоз. годность и полезность. После помещается в Государственный реестр селекционных достижений допущенных к использованию (поделён на 12 регионов). Присваивается первый статус сорта. – Испытание сорта – присваивается второй статус сорта. ООС (однородность, отличительность, стабильность) после подтверждения выдается патент. 3. ВНИИ Растениеводства. Его структура и функции. Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Растениеводства им. Вавилова. Находиться в Санкт-Петербурге. Крупнейший в Европе северо-западный полевой генетический банк плодовых, ягодных и декоративных культур, а также уникальный генофонд кормовых растений. Основное хранилище генофонда нашей страны. Структура Ресурсные отделы – занимаются группой культур или отдельной культурой (9 шт); Исследовательские или теоретические отделы – изучение биологии культур (12 шт); Опорные пункты ВИРа – опытные станции ВИРа (12–13 шт, большинство в южных регионах). Общее кол-во образцов более 253 тыс. культур. Основные функции Сбор растительного материала с помощью экспедиций, изучение собранного материала (достоинства и недостатки, наличие карантинных ситуаций), создание листа характеристик с уникальным номером, распространение листа среди селекционеров и центров, сохранение собранного материала. Интродукция – перемещение растительного материала из одной почвенноклимат. зоны в другую. Аклиматизация – перенесенное растение чувствует себя плохо, его приходиться адаптировать и приспосабливать, часть погибает. Натурализация – перенесенное растение чувствует себя комфортно (так же растет, дает урожай) 4. Государственная комиссия по испытанию и охране селекционных достижений. Основные функции и структурные единицы. Участвует в исполнении действий по охране и использованию селекционных достижений, обеспечивает эффективное функционирование единой государственной службы по испытанию и охране селекционных достижений и руководство научно-методической и организационно-хозяйственной деятельностью находящихся в его ведении филиалов. Центральное правление находится в Москве. Основные функции: – Испытание новых сортов на хоз. годность и полезность. После помещается в Государственный реестр селекционных достижений допущенных к использованию (поделён на 12 регионов). Присваивается первый статус сорта. – Испытание сорта – присваивается второй статус сорта. ООС (однородность, отличительность, стабильность) после подтверждения выдается патент. Входят подразделения: – Филиалы (инспекторы) гос комиссии – краевые, республиканские, областные. – Центральная лаборатория по оценке качества сорта. – Гос сортоиспытательные участки (ГСУ). – Гос сортоиспытательные станции (ГСС) – размножение. 5. Понятие об исходном материале для селекции. Его классификация. Исходный материал - линии, сорта, виды, роды культурных или диких растений или животных, обладающих ценными хозяйственными качествами или экстерьером. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала, в качестве которого могут быть использованы культурные и дикие формы растений. Классификация исходного материала В современной селекции применяют следующие основные виды и способы получения исходного материала. I. Естественные популяции. К этому виду исходного материала относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений, популяции и образцы, представленные в мировой коллекции сельскохозяйственных растений ВИР. II. Гибридные популяции, создаваемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида (внутривидовые) и получаемые в результате скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые). III. Самоопыленные линии (инцухт-линии). У перекрестноопыляющихся растений важный источник исходного материала — самоопыленные линии, получаемые путем многократного принудительного самоопыления. Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами, а полученные семена используют в течение одного года для выращивания гетерозисных гибридов. Гибриды, созданные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов нужно ежегодно воспроизводить. IV. Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот вид исходного материала получают путем воздействия на растения различными видами радиации, температурой, химическими веществами и другими мутагенными средствами. 6. Центры происхождения культурных растений по Н. И. Вавилову. Родина картофеля. Центры (очаги) происхождения культурных растений — географические центры генетического разнообразия культурных растений. Могут быть первичными (район изначального произрастания диких форм и доместикации) и вторичными (в результате дальнейшего распространения культурных и полукультурных растений и последующей селекции). Н. И. Вавилов на основании материалов о мировых растительных ресурсах выделял 7 основных географических центров происхождения культурных растений.
Родина картофеля. Родина картофеля — Южная Америка, где до сих пор можно встретить дикорастущий картофель (Южноамериканский центр происхождения). 7. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости, его генетическая сущность. Значение закона. Закон гомологичных рядов: Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Суть явления состоит в том, что при изучении наследственной изменчивости у близких групп растений были обнаружены сходные аллельные формы, которые повторялись у разных видов (например, узлы соломины злаков с антоциановой окраской или без, колосья с остью или без и т. п.). Наличие такой повторяемости давало возможность предсказывать наличие ещё не обнаруженных аллелей, важных с точки зрения селекционной работы. Поиск растений с такими аллелями проводился в экспедициях в предполагаемые центры происхождения культурных растений. Следует помнить, что в те годы искусственная индукция мутагенеза химическими веществами или воздействием ионизирующих излучений ещё не была известна, и поиск необходимых аллелей приходилось производить в природных популяциях. Явление параллельной изменчивости у близких родов и видов объясняется общностью их происхождения и, следовательно, наличием у них в генотипах значительной части одинаковых генов, полученных от общего предка и не изменившихся в процессе видообразования. При мутациях эти гены дают сходные признаки. Параллелизм в генотипической изменчивости у родственных видов проявляется параллелизмом фенотипической изменчивости, т. е. сходными признаками (фенотипами). Значние Закон Вавилова является теоретической основой при выборе направлений и методов для получения хозяйственно-ценных признаков и свойств у культурных растений и домашних животных. 8. Аналитическая и синтетическая селекция. Их историческая последовательность. Комбинативная и трансгресивная селекция. Аналитическая и синтетическая селекция Относятся к внутривидовой гибридизации Аналитическая селекция – отбор родоначальников (элит) из имеющегося материала (из местных популяций или сортов народной селекции). При таком отборе селекционер выделяет только те генотипы, которые уже имеются в популяции. Вот почему селекцию того периода назвали аналитической. "Снимали сливки". Примеры: Овёс Московская 316. Синтетическая селекция – [греч. synthetikos — основанный на синтезе;] — селекция, которая основана на использовании для отбора исходного материала, создаваемого путем гибридизации различных сортов и форм с.-х. растений. Cинтез генетического разнообразия. Синтез популяции для отбора. Доминирует внутривидовая гибридизация (90% сортов). Например: в пределах мягкой пшеницы скрещивают сорт А с сортом Б. На первом этапе создается популяция для отбора, далее ведется отбор элит. Историческая последовательность Аналитическая использовалась до 1900 годов. Для многих культур этот прием себя практически исчерпал. Не работает. Комбинативная и трансгресивная селекция Два направления внутривидовой селекции: – комбинативная (комбинационная) – в одном генотипе объединяем положительные признаки и свойства разных сортов. По принципу контрастов. – трансгресивная – гомозиготное потомство полученное при скрещивании сортов между собой, у которого степень выраженности признака или св-ва значительно выше чем у родителя. Выходят за пределы возможностей родительских форм или создаются новые. яровая яровая А1А1а2а2 х а1а1А2А2 | А1а2 х а1А2 | А1а1А2а2 => А1А2, А1а2, а1А2, а1а2 => => при табличном скрещивании новые формы А1А1А2А2 (яровая) - а1а1а2а2 (озимая!) (вероятность 1/16 в случае участия двух генов в формировании одного признака) Данные направления могут объединятся. Присутствует рекомбинаторика генов. Важным является научно обоснованный подбор пар для гибридизации. Всеобъемлющим методом по отбору пар является правило взаимного дополнения. Дополняем те гены, которых не хватает. При подборе пар по принципу взаимного дополнения, важно, что бы родительские формы имели отрицательные свойства в минимуме. Иначе разрушается генотип скрещиваемых сортов. 9. Основные принципы подбора пар для скрещивания. Успех гибридизации в значительной степени определяется правильным подбором для скрещивания исходных родительских форм. Эколого-географический метод подбора родительских пар. Сорта и формы растений формируются и приспособляются в ходе естественного и искусственного отбора к определенным почвенно-климатическим условиям. Например: в Западной Сибири сформировались сорта пшеницы, устойчивые к длительной весенней засухе, в республиках Средней Азии — сорта, устойчивые к засухе в период налива зерна. В северных областях отбор создал скороспелые сорта и формы зерновых культур. И т. д. Сущность метода подбора родительских пар по экологическому принципу в том и состоит, чтобы признаки и свойства, разобщенные между географически и экологически отдаленными сортами и формами, объединить в одном новом сорте в нужном их сочетании. Подбор пар по комплексу хозяйственно-биологических признаков. Стремятся, чтобы скрещиваемые пары дополняли одна другую по элементам структуры урожая, устойчивости к полеганию, засухе, наиболее распространенным болезням и вредителям, качеству продукции. При этом число отрицательных признаков у исходных родительских форм должно быть минимальным. В селекции яровой пшеницы широко применяют ярово-озимые скрещивания. При этом у яровых гибридов значительно повышается продуктивность колоса. Подбор пар на основе различий устойчивости сортов к заболеваниям. Установлено два типа устойчивости растений к заболеваниям: расоспецифнческая и полевая (неспецифическая). Расоспецифическая устойчивость проявляется в реакции к определенным расам патогена, когда происходит быстрая гибель клеток при проникновении в них гиф гриба, вследствие чего патогенное начало быстро локализуется с образованием так некрозов. Полевая устойчивость более стабильна, она имеет сложную полигенную природу и связана с рядом защитных особенностей сорта, ограничивающих или замедляющих поражение. Подбираемые для скрещивания родительские формы должны вносить в гибридную популяцию оба типа устойчивости. Варианты Сортовой - в гибридизацию включают сорта или формы, обладающие определенным комплексом ценных признаков. При этом не учитывается ни эко-л ого-географическое, ни генетическое происхождение этих сортов (форм). Признаковый - близок к сортовому, но отличается от него тем, что в его основе лежат оценки не исходных сортов в целом, а их отдельных признаков. Если при сортовом подборе единицей дискретности выступает сорт, то при признаковом — отдельный признак или их комплекс. Эколого-географический Генетический - отличается от ранее рассмотренных тем, что компоненты для скрещивания отбирают не по фенотипам, а по генотипам. Этот принцип позволяет определить вероятность появления нужных генотипов в гибридном потомстве, спланировать минимальный объем гибридного фонда и точно определить критерии отбора. 10. Типы скрещивания в селекции растений. Простые скрещивания. Реципрокные скрещивания. Область их применения. Типы скрещивания В селекционной практике используется два типа скрещивания: – простое (однократное) – скрещивают между собой два сорта (А Х Б) Вариации: -- простые парные -- реципрокные -- множественные -- топкроссы -- диаллельные – сложное (многократное) – три сорта и больше [(А х Б) х С] х Д Вариации: -- возвратные (бккроссы) -- конвергентные -- ступенчатые -- межгибридные Простые скрещивания Отбор проводят непосредственно в гибридных потомствах. На основе простых парных скрещиваний работа с гибридным материалом сводиться к отбору в расщепляющихся поколениях гибридных растений и оценке их потомств. Такой тип скрещивания имеет большое значение при межсортовой гибридизации, чем при межвидовой, когда для получения необходимого сочетания признаков у гибрида недостаточно однократного скрещивания. Реципрокные скрещивания Реципрокное (прямое и обратное скрещивание, родительская форма меняется местами) – каждый из двух родительских компонентов используют в одном случае в качестве материнской формы, а во втором случае в качестве отцовской. Этот тип скрещивания особенно важен при отдаленной гибридизации, когда в прямых и обратных комбинациях результаты могут получиться разными как по завязываемости семян, так и качеству гибрида. Требуется для проверки наличия генетического материала в цитоплазме родительских форм. Ядерный материал при прямом и обратном скрещивании передаётся поровну; цитоплазма же передаётся гибридам только по материнской линии. При реципрокных скрещиваниях в одних случаях влияние цитоплазмы материнской формы может быть существенным, в других — не проявляться совсем. 11. Сложные ступенчатые и межгибридные скрещивания. Ступенчатые скрещивания При ступенчатой гибридизации полученные гибридные растения повторно скрещивают с третьим сортом, а если необходимо, то затем в скрещивание вовлекают и четвертый сорт или вид и т. д. Таким образом, в этих скрещиваниях участвуют несколько родительских форм, которые последовательно (ступенчато) включаются в гибридизацию. При ступенчатых скрещиваниях создается гибридный материал, включающих зародышевую плазму нескольких сортов или даже видов растений. Подбирая, например, последовательность ступенчатой гибридизации сорта, один из которых - скроспелый, второй - высокоурожайный, третий - устойчивый к болезням, можно расчитывать получить гибрид, сочетающий все три указанных свойства. Межгибридные скрещивания Для создания исходного материала с большой широтой генетической изменчивости целесообразно использовать метод сложного или межгибридного, скрещиания. Сущность его заключается в том, что популяция создается путем скрещивания большой группы родительских форм, причем как правило, скрещиваются сразу же особи F1. Например, схема скрещивания 16 родительских сортов будет иметь следующий вид: 1-й год: (1х2); (3х4); (5х6); (7х8); (9х10); (11х12); (13х14); (15х16). 2-й год: (1х2)х(3х4); (5х6)х(7х8); (9х10)х(11х12); (13х14)х(15х16). 3-й год: [(1х2)х(3х4)]x[(5х6)х(7х8)]; [(9х10)х(11х12)]x[(13х14)х(15х16)]. 4-й год: {[(1х2)х(3х4)]x[(5х6)х(7х8)]}x{[(9х10)х(11х12)]x[(13х14)х(15х16)]}. С помощью этого способа в течение четырех поколений срещивания создается предпосылка для образования рекомбинированного генотипа, гены которого могут происходить из всех 16 сортов или линий. Вариант 1 - сложное ступенчатое скрещивание А х Б => F1 (пересеять) => F2 – выбираем заметные признаки А и Б, скрещиваем с сортом С => F1 (пересев) => F2 – выбираем заметные признаки А, Б, С, скрещиваем с Д => F1 (пересев) => F2 отбираем АБСД (1 из 256). Затрачено 6 лет. Вариант 2 - межгибридное: Высеваем параллельно А х Б и С х Д => их F1 скрещиваем между собой => F1 пересеваем => F2 отбираем АБСД (1 из 4096 – огромная работа). Затрачено 4 года. Практически всегда используют первый вариант. 12. Возвратные и насыщающие скрещивания (беккроссы), область применения. При использовании метода возвратных скрещиваний, или беккроссов, полученный гибрид повторно скрещивают с одной из родительских форм. К возвратным скрещиваниям прибегают в тех случаях, когда одному сорту, например А, обладающему в целом комплексом полезных признаков, хотят передать отдельный признак или несколько признаков другого сорта (В) без нарушения целостности первого сорта. В данном случае первый сорт А называется рекуррентным родителем, а сорт В - донором. Гибридные растения F1 и последующих поколений, которые приобрели нужный ген или гены сорта-донора, повторно скрещивают с рекуррентным родителем. Возвратное скрещивание сокращенно обозначают BC1, BC2 и т.д. от англ. back cross. Оно может быть одноразовым или многоразовым. Чаще всего такие скрещивания применяют для устарнения у ценного по комплексу признаков сорта или линии от отдельного дефекта. Так же используется в гетерозисной селекции для создания стирильных аналогов фертильных линий, а так же восстановления фертильности. Формула: Р – рекурентный родитель, Д – донор. АР х БД F1 - АБ или РД (ядерный материал 50/50) BC1 РД х Р => Р2Д (ядерный материал 75/25) BC2 Р2Д х Р => Р3Д (ядерный материал 87,5/12,5) BC3 Р3Д х Р => Р4Д (ядерный материал 93,75/6,25) После 7-го бэккросса от донора остается 0,2% ядерного материала. 13. Отдаленная гибридизация. Причины несовместимости при скрещивании в отдаленной гибридизации и пути их преодоления. Требуется когда в пределах вида нет нужного гена (донора). Прибегают для улучшения сортов культурного вида за счет передачи им отдельной хоз.ценных признаков, например устойчивость к болезням, от других как дикорастущих, так и возделываемых видов. Основан на повторных возвратных скрещиваниях гибридных потомств с культурной родительской формой. Типы: – межвидовая – межродовая Законы Мендаля не работают. Так же есть несовместимость при скрещивании. Например семена не завязываются. Стерильность иногда доходит до 100%. Причины несовместимости при скрещивании в отдаленной гибридизации 1. Чужеродная пыльца не прорастает. 2. Медленный рост пыльцевой трубки (пока взойдет – яйцеклетка теряет функцию) 3. Трубка растет. Трубка не раскрывается и не оплодотворяет. 4. Семена не всхожие. Гибель зиготы. Методы преодоления 1. Составляют смесь пыльцы 60/40. 2. Сокращаем путь движения пыльцевой трубки искусственно. 3. Блокирование генов не раскрытия трубки. 4. Выращивание зиготы на искусственной среде. Причина бесплодия/стерильности и преодоление Хромосомы не могут коньюгировать. Образуются гаметы с несбалансированным числом хромосом. Приводит к стерильности или летальности. (Отсутствие гомологии.) Для преодоления стерильности гибридов первого поколения применяют: 1. Возвратные скрещивания. 2. Удвоение числа хромосом у гибрида F1. 14. Мутагенез в селекции растений. Физические и химические мутагены. Мутация – наследственная изменчивость, затрагивающая генетический материал. Мутация – основная единица эволюции, без мутации не может быть эволюции. Только в результате мутации возникает новый ген. Изменчивость делится на две группы: – наследственная – из-за генотипа. – ненаследственная (модификационная) – из-за условий. Обозначение мутационного поколения "М1" – мутантная фора. Мутация делится по характеру генетического изменения клетки. Три группы: 1. Точковая (генная) Переход из одного аллельного состояния в другое (А - а). 2. Хромосомные мутации (оберации) – изменение структуры хромосом. Например: Инверсия, транслокация. 3. Геномная мутация. Изменение числа хромосом. Изменение может быть кратное и не кратное в большую сторону (в зависимости от модального числа хромосом). Физический мутаген – ионизирующее излучение; – радиоактивный распад; – ультрафиолетовое излучение; – модулированное радиоизлучение и электромагнитные поля – механическое повреждение, – экстремальные температуры. Химические мутагены Индуцирование мутации (искусственное получение мутации). Супер мутагены – органические очень ядовитые вещества (0,001 – 1,5 % от водного раствора). – некоторые алкалоиды: колхицин - один из самых распространённых в селекции мутагенов, винкамин, подофиллотоксин; – окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода); – алкилирующие агенты (например, иодацетамид); – нитропроизводные мочевины: нитрозометилмочевина, нитрозоэтилмочевина, нитрозодиметилмочевина - часто применяются в сельском хозяйстве; – этиленимин, этилметансульфонат, диметилсульфат, 1,4-бисдиазоацетилбутан (известный как ДАБ); – продукты переработки нефти; – органические растворители; – и др. 15. Классификация мутаций. Выделение мутаций и пути их использования в селекции растений.  Мутагенез — процесс возникновения мутаций. Условно мутагенез делят на спонтанный (естественный) и индуцированный (искусственный). Мутации, возникающие в эксперименте под влиянием специальных воздействий (ионизирующей радиации, химических веществ, температуры и др.), называют индуцированными мутациями. А в тех случаях, когда мутации возникают под влиянием обычных природных факторов внешней среды или в результате физиологических и биохимических изменений в самом организме, их относят к спонтанным мутациям, хотя принципиальных различий между спонтанными и индуцированными мутациями нет. В селекционной работе для создания разнообразия и сходных форм широко применяется экспериментальный мутагенез — получение мутаций под воздействием рентгеновских или ультрафиолетовых лучей, низких или высоких температур, различных химических веществ и др. Большинство мутантов отличаются пониженной жизнеспособностью или не имеют хозяйственно ценных признаков. Все же часть мутаций вызывает благоприятные изменения отдельных признаков и свойств, не снижая жизнеспособности, а иногда даже повышая ее. Встречаются мутанты, проявляющие более высокую продуктивность, чем исходные сорта. Такие формы были получены у ячменя, овса, гороха, люпина, льна, арахиса, горчицы и других культур. Значение искусственного мутагенеза селекции впервые было показано советскими учеными А. А. Сапегиным и Л. Н, Делоне, которые в 1928—1932 гг. получили серию хозяйственно-полезных мутаций у пшеницы. В последнее время проводится усиленная работа по индицированию мутаций с использованием радиоактивного облучения, химических веществ и других средств и воздействий. Частота возникновения индуцированных мутаций в два раза выше, чем естественных, и, по-видимому, они будут иметь большое значение в качестве исходного материала для создания новых сортов. Мутантные формы используются в двух направлениях: 1. Непосредственно из мутантной формы получить новый сорт (крайне редко). 2. Как исходный материал для скрещивания, как донора для определенных св-в. 16. Методы получения полиплойдов. Их преимущества и недостатки. Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. Бывают двух типов: Аутополиплойды – организм у которого произошло удвоение числа хромосом внутри одного вида. (Рожь 2n = 28, в норме RR, где R = 7) Аллополиплойды – состоит из хромосом разных полиплойдов (родов). Отдаленная гибридизация. Получение полиплойдов Существуют разные способы получения полиплоидов. Они основываются на том, что некоторые химические соединения, в частности колхицин, оказывают наркотическое действие на делящиеся клетки, препятствуя расхождению в митозе сестринских хромосом к противоположным полюсам и образованию дочерних клеток. В результате клеточная перегородка не образуется и сама клетка не делится. Удвоившиеся хромосомы остаются в одной исходной клетке, которая в результате обладает вдвое большим их количеством, чем нормальная клетка. Когда наркотическое действие проходит, клетка вновь приобретает способность к нормальному делению и дает начало двум тетраплоидным клеткам. Таким образом, в дальнейшем тетраплоидность сохраняется, в итоге образуются ткани, побеги и другие органы с удвоенным числом хромосом. В оплодотворенных цветках развиваются семена. Из них вырастает новое тетраплоидное растение, которое обладает всеми характерными для полиплоидов особенностями. Наиболее эффективен в этом отношении колхицин (химическая формула С22Н25О6). Метод -- С0 – первое поколение полученное после обработки колхиционом. На первом этапе выделяют по внешним признакам, они как правило имеют более крупный габитус (зерно, литья и т.д.). Можно взять пыльцевые зерна и померять диаметр. Число хлоропластов больше и т.д. Возможно более интенсивная окраска. -- Отбираются и высеваются на следующий год. -- С1 – можно провести цилотогический анализ. Приготовление временного аналитического препарата и подсчет числа хромосом. Преимущества Полиплоидия нередко ведет к повышению жизненной мощности и устойчивости. Полиплоидные формы экологически, по-видимому, более пластичны, заселяют более широкий ареал, чем исходные формы, и отличаются большей приспособленностью к экстремальным условиям. Этому способствует ряд морфофизиологических изменений, наблюдаемых обычно при полиплоидии: увеличение скорости роста и размеров тела, увеличение размеров отдельных клеток, проявляющееся чаще всего в органах с конечным ростом — чашелистиках, лепестках, пыльниках, плодах и семенах. Недостатки У полиплоидов часто замедлено развитие растений. Цветение наступает позднее, как правило, с меньшим количеством цветков, хотя и более крупного размера. Кроме того, часто полиплоиды, в частности триплоиды, обладают низкой фертильностью. У растений завязывается относительно небольшое количество семян, еще меньше оказывается жизнеспособными. 17. Методы выделения аутополиплойдов. Культуры частично возделываемые тетраплойдными и триплодными сортами. Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. Бывают двух типов: Аутополиплойды – организм у которого произошло удвоение числа хромосом внутри одного вида. (Рожь 2n = 28, в норме RR, где R = 7) Аллополиплойды – состоит из хромосом разных полиплойдов (родов). Отдаленная гибридизация. Аутоплоидия широко используется в селекционной практике. Основной фактор – колхицин, очень ядовитое вещество. Действует направленно, в основном вызывает полиплодию, т.к. нарушает аппарат деления клетки, увеличивается число хромосом, а клетка не делиться. Обрабатывают как правило семена. Замачивают на 2–3 часа. Есть вариант обработки точки роста, где она открыта (для зерновых культур это не подходит). Выделение Увеличение числа хромосом приводит к изменению морфологических признаков растения, что позволяет проводить визуальный отбор полиплоидов. Для полиплоидов большинства плодовых и ягодных растений характерны следующие признаки: плоские плоды; крупные плоды, цветки, пыльца, листовые пластинки; морщинистость и увеличение толщины последней; толстые побеги, замедленный рост растений; более крупные клетки эпидермиса и т. д. Ростовые процессы у индуцированных полиплоидов протекают медленно, что может приводить к более поздним срокам цветения, созревания, задержке окончания роста. При селекции полиплоидов важно располагать большим исходным материалом, разнообразным в генетическом отношении. У самоопылителей целесообразно вовлекать в работу возможно большее количество линий. При этом допустимо относительно небольшое число растений от каждой линии. У перекрестников можно брать меньше семей, но с большим количеством растений в каждой из них. Исключительно важное значение имеет способ размножения культуры (вегетативное или половое), а также ее целевое назначение (возделывание ради получения семян или вегетативных органов). Культуры частично возделываемые тетраплоидными и триплоидными сортами. Диплоид — Клетки или особи, обладающие полным набором гомологических пар хромосом, одна половина которых внесена одним родителем, вторая другим. Диплоидны все клетки многоклеточного организма кроме зрелых половых и находящихся на последних стадиях их формирования. Гаплоиды — с одинарным набором непарных хромосом. Моноплоиды — гаплоидные потомки диплоидных родителей. Триплоиды — особи, клетки которых содержат три основных (моноплоидных) набора хромосом. Тетраплоид — содержится по четыре гаплоидных (необязательно одинаковых, в этом случае - аллотетраплоиды) наборов хромосом. Тетраплоиды Во многих странах в производство выпущены тетраплоидные сорта ряда кормовых и овощных культур: турнепса, свеклы, редиса, укропа, шпината и др. В Швеции были созданы в коммерческих целях тетраплоидные сорта некоторых кормовых культур, в том числе тетраплоидный (2n — 40) сорт турнепса Сириус, который появился на рынке уже в 1953 г. По урожайности он значительно превзошел исходную диплоидную форму. В Швеции получен также аутотетраплоидный сорт кормовой капусты СВ 0501 (2п = 36), который содержит в среднем сухого вещества на 6% и протеина на 0,5% больше, чем исходный диплоидный сорт. Эффективной оказалась селекция редиса на тетраплоидном уровне. Выведен ряд высокопродуктивных тетраплоидных сортов с более плотной, чем у диплоидов, и более вкусной мякотью. Хорошие результаты получены при работе с клевером. Новые тетраплоидные формы обладают высокой зимостойкостью, замечательной выносливостью к нематодам, устойчивостью к раку. Дополнительно: рожь, гречиха. Триплоиды Селекция сахарной свеклы на основе полиплоидии пошла по пути создания триплоидных гибридов, после того как было показано, что для триплоидов характерны большее содержание сахара в соке, большая масса корня и связанный с этим более высокий выход сахара на единицу площади посева по сравнению с диплоидами. 18. Методы получения гаплоидов и их использование в селекции растений. Гаплоиды — это особи обычно диплоидных или аллополиплоидных видов, в соматических клетках которых содержится в 2 раза меньше хромосом, чем у исходных форм, причем из каждой пары гомологичных хромосом представлена только одна хромосома. Методы получения Экспериментально получить гаплоидные растения можно разными методами. В их числе: 1) Отбор близнецов — близнецы встречаются не только у человека и животных, но у растений. Из одного семени могут развиваться два растения; их можно отделить друг от друга и вырастить независимо. Эти растения обычно развиваются из двух зародышевых мешков, лежащих в одной семяпочке. Было обнаружено, что один из близнецов такой пары часто имеет уклоняющееся от нормы число хромосом. Как правило, это число на 50% выше нормы, т. е. это триплондные растения, однако среди близнецов нередко возникают также и гаплоиды; 2) межвидовые скрещивания — метод состоит в применении для опыления пыльцы другого вида. Если, например, Solarium nigrum (паслен черный) опылить пыльцой S. luteum (паслен желтый), то могут возникнуть гаплоиды S. nigrum (как показал Иоргснсен). Эти гаплоиды развиваются из неоилодотворенных яйцеклеток S. nigrum; 3) радиологический метод — метод получения гаплоидов связан с опылением пыльцой, облученной большими дозами рентгеновских лучей. При этом хромосомный набор мужской клетки перестает функционировать и гаплоиды получают хромосомный набор только от женской клетки; 4) культура микроспор — культура пыльцы представляет собой культивирование микроспор, освобожденных от соматических тканей пыльника, в жидкой среде. Использование в селекции Для успешной селекции на гаплоидном уровне необходимо иметь возможность получать гаплоиды данной культуры в достаточно большом количестве. Близнецовый метод может дать хорошие результаты, но он действительно очень трудоемкий; лишь около 0 5 % близнецов - гаплоиды, а частота возникновения близнецов обычно очень низкая. Эффективность межвидовых скрещиваний зависит как от скрещиваемых видов, так и от более тонких различий между отдельными линиями. Так, от скрещивания двух видов картофеля ( Solarium tuberosum X Solanum phureja) иногда возникают гаплоиды с частотой до нескольких растений на сотню выросших ягод. После специального отбора материнских и, особенно, отцовских растений выход гаплоидов достигает нескольких десятков на сотню ягод. Культура микроспор наиболее перспективный метод, предложенный индийскими и японскими учеными, пыльцу можно получать несколькими способами, один из которых пасивный. Гаплоиды и дигаплоиды имеют ряд преимуществ в селекционной работе:
Гаплоидия – используется для сокращения срока создания сорта в 1,5–2 раза (за 6 лет). Резко снижает объем популяции для отбора. 19. Два основных вида селекционного отбора. Их преимущества и недостатки. Отбор – второй этап селекционного процесса, из созданных поколений ведется отбор. Отбор – центральная тема и основной атрибут селекционного процесса, т.к. без отбора нет сорта. Без отбора – нет селекции. Два вида отбора Массовый отбор – более древний, отбору подвергается вся группа. Например, семена с лучших растений объединяются и высеваются совместно (в одну делянку). Массовый отбор считается примитивной формой отбора, поскольку не позволяет устранить влияние модификационной изменчивости (результат не изменений генотипа, а его реакции на условия окружающей среды). Применяется в семеноводстве. Рекомендуется при селекции новых, вводимых в культуру растений или культур, мало проработанных в селекционном отношении. Достоинством этой формы отбора является сохранение высокого уровня генетического разнообразия в селектируемой группе растений. Массовый отбор многократный, обезличенные потомства не представляют ценности в целом для отрасли. Индивидуальный отбор – отбираются отдельные особи, и собранные с них семена высеваются раздельно (в разных делянках). Индивидуальный отбор считается прогрессивной формой отбора, поскольку позволяет исключить влияние модификационной изменчивости и вести родословную будущего сорта. Минус – большой объем работы. Одним из наиболее прогрессивных методов отбора, учитывающим модификационную изменчивость, считается метод «педигри» (англ. pedigree – родословная), основанный на индивидуальном отборе лучших особей с оценкой их потомства. При оценке материала бракуются не отдельные особи, а целые линии, содержащие нежелательные для селекционера аллели. Этот метод особенно эффективен при селекции самоопылителей с коротким жизненным циклом (однолетников). Однако метод «педигри» неприменим для видов, склонных к инбредной депрессии (снижение жизненных способностей), а тем более, для двудомных видов растений. Минусы – слишком долго (время затратно). Для перекрестноопыляющихся растений используется особая форма индивидуального отбора – семейный отбор (семья – это совокупность особей, выращенных из семян, собранных с одного растения, причем донор пыльцы, как правило, неизвестен). Если разные семьи изолированы друг от друга, то такой отбор называют индивидуально-семейным. При воспроизведении каждой семьи выбраковываются особи с нежелательными признаками, а оставшиеся лучшие особи свободно переопыляются. Затем производится оценка семьи по ее потомству. Те семьи, в которых велика доля растений с нежелательными признаками, бракуются и исключаются из селекционного процесса, а семьи с высокими средними показателями используются для дальнейшего семенного размножения и отбора. Такой метод селекции представляет собой модификацию метода «педигри» применительно к перекрестноопыляющимся растениям. На практике: отбор 15-20 по зерну и внешнему виду, посеять и через 15-20 см изолировать делянки. Сеять в разных местах методически не правильно, т.к. нарушается принцип территориальности. Минус – ограничиваем опыление в пределах потомства, происходит близкородственное размножение (приводит депрессии – резко снижается урожай). Желательно использовать у культур не чувствительных к близкородственному размножению или когда речь идет по элементарному признаку, например устойчивость к болезни. Преимущества – быстро выбирается перспективна элита по одному признаку. Вопросы 20–25 - готовы. 26–30 - в процессе. Оля К. 31. Семеноводство как отрасль сельскохозяйственного производства, его основные задачи. Вопросы 31–40 в процессе. Сергей Т. Справка Вопросы 1–19 подготовил Сергей Торопов Вопросы 20–30 подготовила Оля Кутько из |