В царстве лилий: особенности межвидовых гибридов

Взгляд разных дисциплин

Животноводство и растениеводство

С точки зрения селекционеров животных и растений, существует несколько видов гибридов, образованных в результате скрещиваний внутри одного вида, например между разными породами . Одиночные гибриды являются результатом скрещивания двух чистопородных организмов, в результате чего получается гибрид F1 (первое дочернее поколение). Скрещивание двух разных гомозиготных линий дает гибрид F1, который является гетерозиготным ; имеющий два аллеля, по одному от каждого родителя и обычно один а другой . Как правило, поколение F1 также фенотипически однородно, давая потомство, которое все похожи друг на друга. Гибриды двойного скрещивания являются результатом скрещивания двух разных гибридов F1 (т. Е. Есть четыре неродственных бабушки и дедушки). Гибриды трехкомпонентного скрещивания являются результатом скрещивания гибрида F1 и инбредной линии. Гибриды тройного скрещивания являются результатом скрещивания двух различных гибридов тройного скрещивания. Гибриды топ-кросса (или «топ-кросс») являются результатом скрещивания самца высшего качества или чистопородности и суки более низкого качества, что в среднем предназначено для улучшения качества потомства.

Популяционные гибриды являются результатом скрещивания растений или животных одной популяции с растениями другой популяции. К ним относятся межвидовые гибриды или скрещивания между разными породами.

В садоводстве термин «стабильный гибрид» используется для описания однолетнего растения, которое при выращивании и разведении в небольшой монокультуре без внешней пыльцы (например, в теплице с воздушной фильтрацией) дает потомство, которое «соответствует типу» в отношении фенотипа. ; т. е. настоящий размножающийся организм.

Биогеография

Гибридизация может происходить в гибридных зонах, где пересекаются географические ареалы видов, подвидов или отдельных генетических линий. Например, бабочка Limenitis arthemis имеет в Северной Америке два основных подвида: L. a. arthemis (белый адмирал) и L. a. астанакс ( пурпурный с красными пятнами). У белого адмирала на крыльях яркая белая полоса, а у пурпурного с красными пятнами более холодные сине-зеленые оттенки. Гибридизация происходит между узкой территорией Новой Англии, южной части Онтарио, и Великими озерами, «шовным регионом». Именно в этих регионах сформировались подвиды. Между описанными видами растений и животных образовались другие гибридные зоны.

Генетика

Oenothera lamarckiana — постоянный природный гибрид, интенсивно изученный генетиком Уго де Фризом . Иллюстрация Де Вриса, 1913 г.

С точки зрения генетики можно выделить несколько разных видов гибридов. Генетический гибрид несет два разных аллеля одного и того же гена , где, например, один аллель может кодировать более светлый цвет шерсти, чем другой. Структурный гибрид возникает в результате слияния гамет, которые имеют различную структуру по крайней мере в одной хромосоме, в результате . Числовой гибрид является результатом слияния гамет, имеющих разное гаплоидное число хромосом . Постоянный гибрид получается, когда встречается только гетерозиготный генотип , как у Oenothera lamarckiana , потому что все гомозиготные комбинации летальны. В ранней истории генетики Гуго де Фрис предполагал, что они были вызваны мутациями .

Таксономия

С точки зрения таксономии гибриды различаются по происхождению. Гибриды между разными подвидами (например, между Собакой и Евразийским волком ) называются внутривидовыми гибридами. Межвидовые гибриды — это потомки от межвидового скрещивания ; иногда это приводит к гибридному видообразованию. Межродовые гибриды являются результатом спаривания между разными родами, например, между овцами и козами . Межсемейные гибриды, такие как между цыплятами и цесарками или фазанами , надежно описаны, но крайне редки. Межординальные гибриды (между разными отрядами) немногочисленны, но были получены от морского ежа Strongylocentrotus purpuratus (самка) и песочного доллара Dendraster excentricus (самец).

Как преодолеть бесплодие межвидовых гибридов впервые

16.Как можно преодолеть бесплодие межвидовых гибридов?

Бесплодие отдаленных гибридов, его причины и способы преодоления

Отдаленные гибриды первого поколения, как правило, бывают бесплодными или имеют очень низкую плодовитость. Пониженной плодовитостью характеризуются в некоторых случаях и отдаленные гибриды старших поколений.

Чем дальше отстоят друг от друга в систематическом и генетическом отношении скрещиваемые виды и роды, тем более выражено бесплодие гибридов между ними Вегетативные органы у отдаленных гибридов первого поколения обычно хорошо развиты, иногда они даже отличаются повышенной мощностью, а развитие и функционирование генеративных органов сопровождается нарушениями.

2. Нарушения мейоза, приводящие к образованию в различной степени нежизнеспособной пыльцы и аномальных яйцеклеток. Нередко у одного и того же гибрида не раскрываются пыльники и образуется аномальная пыльца.

Рассмотрим основные причины стерильности отдаленных гибридов, связанные с нарушением микро- и макроспорогенеза.

При слиянии жизнеспособных гамет с разными числами хромосом образуются гибриды F2, в клетках которых содержится от 28 до 42 хромосом. Чем меньшее у этих гибридов число хромосом отклоняется от данных цифр, т. е. чем меньше выражена у них анеуплоидность, тем они более плодовиты.

Наиболее жизнеспособными будут гибриды с числом хромосом 28 и 42, а затем анеуплоиды с 27—29 и 41—43 хромосомами. В последующих поколениях при самоопылении гибридов число анеуплоидных растений будет быстро уменьшаться, а число растений с хромосомными наборами исходных видов возрастать.

По внешнему виду 42-хромосомные гибриды окажутся похожими на пшеницу мягкую, а 28-хромосомные — на твердую. Но это сходство не будет полным.

В результате рекомбинации целых хромосом и обмена их участками во время конъюгации 42-хромосомные гибриды будут иметь отдельные признаки пшеницы твердой, а 28-хромосомные — мягкой.

Дата добавления: 2017-01-13 ; просмотров: 2434 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

§ 51. Методы и достижения селекции

Методы селекции. В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении животных, растений и микроорганизмов для дальнейшего получения от них потомства с желаемыми признаками и свойствами. Различают два основных вида отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор — это выделение группы особей, сходных по одному или нескольким желаемым признакам (т. е. отбор по фенотипу), без проверки их генотипа.

Например, из тысяч растений пшеницы того или иного сорта для дальнейшего размножения оставляют только те растения, которые отличаются устойчивостью к полеганию и имеют крупный колос.

В последующих поколениях снова отбирают растения с нужными качествами.

При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного организма в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используются только те особи, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.

Подобный отбор наиболее эффективен среди самоопыляющихся растений (пшеница, ячмень и др.), так как приводит к получению чистых линий, обладающих максимальной степенью гомозиготности. При этом от одного растения можно получить большое количество идентичных потомков за счет бесполого и полового размножения.

С целью увеличения вариантов исходного материала для селекции используется индуцированный мутагенез. Так, у многих злаков с помощью рентгеновского излучения были получены мутантные формы с рядом полезных признаков. Они отличаются повышенной урожайностью, отсутствием остей (рис.

114), укороченным стеблем. Такие растения имеют заметные преимущества при машинной уборке урожая. Кроме того, короткая и прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера и массы зерна без опасения, что повышение урожайности приведет к полеганию растений.

Тритикале

Традиционные методы селекции иногда могут привести к удивительным результатам. Например, гибрид пшеницы (Triticum) и ржи (Secale) тритикале (научное название Triticosecale) приобретает все большее значение во многих районах и, по-видимому, является весьма перспективным. Он был получен путем удвоения числа хромосом у стерильного гибрида пшеницы и ржи в середине 1950-х гг. Дж. О’Мара в Университете шт. Айова с помощью колхицина, вещества, препятствующего образованию клеточной пластинки. Тритикале сочетает высокую урожайность пшеницы с неприхотливостью ржи. Гибрид относительно устойчив к линейной ржавчине — грибковому заболеванию, являющемуся одним из главных факторов, ограничивающих урожайность пшеницы. Дальнейшие скрещивания и отбор дали улучшенные линии тритикале для конкретных районов. В середине 1980-х гг. эта культура благодаря высокой урожайности, устойчивости к климатическим факторам и прекрасной соломе, остающейся после уборки, быстро завоевала популярность во Франции, крупнейшем производителе зерна в рамках ЕЭС. Роль тритикале в рационе человека быстро растет.

Сохранение и использование генетического разнообразия культур

Интенсивные программы скрещиваний и отбора ведут к сужению генетического разнообразия культурных растений по всем их признакам. По вполне понятным причинам искусственный отбор в основном направлен на повышение урожайности, и среди весьма однородного потомства отбираемых строго по этому признаку экземпляров иногда теряется устойчивость к болезням. В пределах культуры растения становятся все более однообразными, так как определенные их признаки выражены сильнее, чем остальные; поэтому более уязвимыми для патогенов и вредителей оказываются посевы в целом. Например, в 1970 г. гельминтоспориоз, грибковое заболевание кукурузы, вызываемое видом Helminthosporium maydis (на фото выше), уничтожило примерно 15 % урожая этой культуры в США, принеся убытки приблизительно в 1 млрд долларов. Эти потери, по-видимому, связаны с появлением новой расы гриба, весьма опасной для некоторых из основных линий кукурузы, широко использовавшихся при получении гибридных семян. У многих коммерчески ценных линий этого растения цитоплазма была идентичной, поскольку при получении гибридной кукурузы неоднократно используются одинаковые пестичные растения.

Для предупреждения такого ущерба необходимо выращивать изолированно и сохранять различные линии важнейших культур, которые, даже если сумма их признаков не представляет экономического интереса, могут содержать гены, полезные в ходе продолжающейся борьбы с вредителями и болезнями.

Гибридизация растений

Такие скрещивания называют возвратными, насыщающими, беккроссом.

Ступенчатые — это такие скрещивания, когда получен­ные гибридные растения последовательно скрещивают с каким-то третьим, четвертым и т. д. сортом, признаки которого стре­мятся передать гибридной популяции. Схематически ступенча­тые скрещивания можно изобразить так: хГ.

При необходимости объединения в одной гибридной популя­ции наследственных факторов четырех сортов применяют двойные скрещивания, при которых сначала скрещивают сорта попарно, а затем полученные гибриды F1 скрещивают друг

13.Отдаленная гибридизация, её значение в селекции.

Внекоторых случаях в пределах одного вида не удается обнаружить формы, обладаю­щие нужным признаком, тогда в скрещивание вовлекают расте­ния другого вида иди рода. Скрещивание форм, относящихся к разным видам или родам, называют отдаленной гибриди­зацией. Всоответствии с таксономической разобщенностью компонентов скрещивания различают межвидовую и меж­родовую гибридизацию.

Практическое значение отдаленной гибридизации.Огромное многообразие зерновых, плодо­вых, овощных и декоративных культур подучено в результате спонтанной и искусственной отдаленной гибридизации. Уста­новлено, что такие культивируемые растения семейства Кресто­цветные (Капустные), как капуста абиссинская, рапс и горчица сарептская, произошли в результате отдаленной гибридизации между видами: капуста культурная, сурепица и горчица черная. Гибридное происхождение имеют брюква, морковь и другие культуры.

Отдаленную гибридизацию широко применяют в качестве способа создания наиболее разнообразного, содержащего не­обычные сочетания признаков исходного материала для отбора. Она имеет большое значение при создании такого исходного материала, в котором ценные признаки культивируемого вида сочетались бы с устойчивостью к болезням, вредителям и небла­гоприятным условиям среды, присущей дикорастущим видам. Обычно такой исходный материал создается методом возвратных насыщающих скрещиваний.

Дата публикования: 2015-02-18; Прочитано: 1972 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

Гибридизацией, или скрещиванием, называют искусственное или естественное соединение двух наследственно различных гамет при оплодотворении. На практике скрещивание сводится к контролируемому искусственному или естественному переносу пыльцы с растений одного сорта на рыльца растений другого сорта или вида и принятию мер по защите цветущих растений от возможного занесения посторонней пыльцы (ее проводят до на­чала цветения).

создает популяции исходного материала селекции.

Наиболее эффективный и широко применяемый способ со­здания популяций исходного материала — гибридизация. Обна­ружив требуемые для нового сорта признаки в разных сортах и скрестив последние, селекционер в гибридных организмах объ­единяет наследственность двух сортов. В полученном от такого растения потомстве он имеет возможность наблюдать большое многообразие сочетаний различных признаков, обусловленное различными комбинациями наследственных факторов этих сор­тов. У размножаемых семенами самоопыляющихся растений в качестве исходного материала используют обычно второе и сле­дующие гибридные потомства. При скрещивании гетерозиготных перекрестноопыляющихся растений большое разнообразие форм наблюдается уже в первом гибридном поколении, поэтому его, а также второе поколение используют в качестве исходного мате­риала селекции. Если обнаруженные в гибридных популяциях формы недостаточно близки к намеченной селекционером цели, то в отдельных случаях в скрещивание включают и другие сорта, обладающие требуемыми признаками.

Типы скрещиваний.В зависимости от задач селекционной ра­боты и особенностей имеющегося в распоряжении селекционера материала для получения гибридной популяции требуемого каче­ства применяют разные схемы скрещивания: простые, реципрокные и сложные, в число которых входят возвратные, ступенчатые и двойные.

Скрещивание двух родительских особей, выполненное одно­кратно, называется простым. При простых скрещиваниях первое гибридное потомство формируется на основе объедине­ния в каждом организме наследственных факторов от двух скре­щиваемых родительских особей.

История[править | править код]

Гибрид оборотня и вампираправить | править код

Первый гибрид, Клаус, был зачат, когда у его матери Эстер был роман с Альфой стаи оборотней их деревни, Энселом. Ее роман держался в секрете от всех. Однако, когда Клаус совершил свое первое убийство человека после превращения в вампира, он активировал свой ген оборотня, который превратил его в первого в мире гибрида и стало понятно что Клаус был незаконнорожденным ребенком Альфы той же стаи, чей член был виновен в убийстве сына Эстер и Майкла — Хенрика.

Когда Майкл, отчим Клауса, узнал об измене своей жены, он  убил Энсела и всю его семью, из-за чего началась вражда между вампирами и оборотнями, которая длилась на протяжении веков и, в некоторой степени, по сей день. Будучи гибридом, Клаус имеет дополнительные силы, которых нет у его братьев, сестры и отца. Тем не менее, Эстер, наложила на него заклинание, чтобы подавить его сторону оборотня и помешать ему получить доступ к силам, которые перешли от его отца, в качестве долга перед природой, а также в качестве искупления за ее дело.

Гибрид сифона и вампира (Еретик)править | править код

Впервые эти существа появились в 1903 году. Тогда они были колдунами и ведьмами из клана «Близнецы», которые не разделяли взглядов своих братьев и сестёр. Та как они обладали одной особенностью — они могли поглощать магию других колдунов и ведьм, однако, у этой особенности был изъян — они не могли использовать эту магию постоянно и она вскоре заканчивалась. Это не устраивало «еретиков» (тогда их так называли за отклонение от предыдущих мировоззрений клана) и они пытались найти способ превратить этот недостаток в долговременное преимущество, став вампирами, они смогли поглощать магию не только из внешник источников, но и из самих себя.

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 и 0.50), 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.

Гибридная кукуруза

Повышение продуктивности кукурузы стало возможным в основном благодаря использованию гибридных семян. Инбредные линии этой культуры (гибридные сами по происхождению) использовались в качестве родительских форм. Из семян, полученных в результате скрещивания между ними, развиваются очень мощные гибриды кукурузы. Скрещиваемые линии высеваются чередующимися рядами, и с растений одной из них вручную срезаются метелки (мужские соцветия). Поэтому все семена на этих экземплярах оказываются гибридными. И они обладают очень полезными для человека свойствами. Путем тщательного подбора инбредных линий можно получить мощные гибриды. Это растения, которые будут пригодны для выращивания в любой требуемой местности. Поскольку признаки гибридных растений одинаковы, их легче убирать. А урожайность каждого из них гораздо выше, чем у неулучшенных экземпляров. В 1935 г. на гибриды кукурузы приходилось менее 1% всей этой культуры, выращиваемой в США, а теперь фактически вся. Сейчас получение значительно более высоких урожаев этой культуры гораздо менее трудоемко, чем раньше.

Определение

Понятие «гибрид» с точки зрения науки определяется как формирование живой клетки или организма в результате взаимодействия отличных генетических форм. Известна и популярна гибридизация растений и простейших водных микроорганизмов. Среди межвидовых, а иногда и межродовых гибридов животного мира попадаются очень необычные и любопытные экземпляры. Такое «смешение крови» происходит и в природе, но большее количество создано усилиями человека.

Ожидать появления собаки с головой свиньи или крокодила с ушами слона бессмысленно. Гибридное потомство может появиться только при условии, что скрещиваемые виды имеют сходные генетические наборы хромосом. Ближайшие родственники по биологической классификации могут дать потомство, иногда даже способное к воспроизведению между собой.

Межвидовые гибриды животных

7. Косаткодельфин — гибрид косатки и дельфина

От самца малой черной косатки и самки дельфина-афалина появляются косаткодельфины. Они встречаются чрезвычайно редко, и известно о существовании только одного представителя в неволе.

8. Коровобизон — гибрид коровы и бизона

Гибрид коровы и бизона существует с 19-го века, когда их называли катало. Коровобизоны здоровее крупного рогатого скота и наносят меньший экологический вред прериям, где они пасутся.

К сожалению, в результате разведения сейчас существует только 4 стада бизонов, не имеющих генов коров.

9. Лошак — гибрид жеребца и ослицы

По сути, лошак – это противоположность мула. Мул является потомством осла и кобылы, а лошак – гибридом жеребца и ослицы. Их голова похожа на лошадиную, и они немного меньше мулов. Кроме того, лошаки меньше распространены, чем мулы.

10. Нарлуха — гибрид нарвала и белухи

Нарвал и белуха являются двумя представителями семейства нарваловых, потому неудивительно, что они способны к скрещиванию.

 Однако они встречаются чрезвычайно редко. Последнее время их чаще видели в восточной части Атлантического океана, что многие считают признаком изменения климата.

11. Кама — гибрид верблюда и ламы

Камы не существовало до 1998 года. Некоторые ученые в репродукционном центре верблюдов в Дубае решили скрестить самца одногорбого верблюда с самкой ламы через искусственное оплодотворение, получив первого каму. 

Целью было производство шерсти и использование камы в качестве вьючного животного. На сегодняшний день было произведено пять гибридов верблюда и ламы.

12. Хайнак или дзо — гибрид коровы и яка

Дзо (самец) и дзомо (самка) являются гибридами между домашними коровами и дикими яками. Они в основном встречаются в Тибете и Монголии, где ценятся за высокий выход мяса и молока. Они крупнее и сильнее как коров, так и яков, и их часто используют в качестве вьючных животных.