Отдалённая гибридизация

Отдаленная гибридизация растений и животных, условия появления плодовитого потомства

Отдаленная гибридизация — это такое скрещивание, при котором выбранные пары относятся к разным видам или родам, то есть отдаленные друг от друга не географически, а родственно.

Цель отдаленной гибридизации заключается в получении особей, которые сочетают в себе ценные признаки и свойства различных видов. Проводят гибридизацию, как растений, так и животных. Она играет особую роль в эволюции и селекции.

Отдаленная гибридизация растений

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

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

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

Причины возникновения такого рода проблем:

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

Причины бесплодия гибридов:

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

Отдаленная гибридизация растений

Условия появления плодовитого потомства:

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

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

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

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

Отдаленная гибридизация животных

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

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

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

Для преодоления возникших преград селекционеры стали использовать искусственное оплодотворение. Но проблемы с бесплодием полученного поколения остаются актуальными до сих пор.

Различают полное бесплодие потомства, когда оба пола бесплодны, и частичное — один пол не способен к размножению. Чаще бесплодны самцы, тогда самок скрещивают с представителями исходного вида.

Но в этом случае утрачивается часть ценных характеристик гибрида.

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

Отдаленная гибридизация животных

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

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

Суть отдаленной гибридизации

Позволяет получить новые породы животных и сорта растения более ценные для человека.

Гибриды лошади с ослом — мулы — отличаются большой выносливостью, крепостью конституции, продолжительностью жизни; гибриды яка с крупным рогатым скотом превосходят сходные виды по массе и способности к откорму; гибриды одногорбого и двугорбого верблюдов превосходят исходные виды по размерам и работоспособности. Поэтому для получения таких гибридов с древних времен проводилось межвидовое скрещивание.

Скрещивание домашних животных с дикими предками дает плодовитое потомство и может быть использовано в целях селекции. М. Ф.

В результате скрещивания крупного рогатого скота с горбатым скотом (зебу) получены ценные группы молочного скота.

Селекция играет определенную роль в сохранении разнообразия органического мира. Когда в начале XX в. в Европе сохранились лишь единичные экземпляры зубров, то для спасения вида было проведено скрещивание зубров с бизонами.

В настоящее время, возможно, в природе уже исчезла лошадь Пржевальского. Сохранилось несколько групп этих животных в зоопарках и заповеднике Аскания-Нова. Для спасения вида и сохранения гетерозиготности животных проводится обмен отдельными особями между зоопарками СССР, Чехословакии, США.

Проведена гибридизация с домашней лошадью и гибридов — с дикой лошадью.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (1 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://animals-world.ru/otdalennaya-gibridizaciya-2/

Отдаленная гибридизация

Отдаленная гибридизация — такие скрещивания, когда подобраны пары относятся к разным видам или родам, то есть удаленными не в географическом, а в семейном отношении. В соответствии с этим различают межвидовые (пшеница мягкая × пшеница твердая) и межродовые (пшеница × рожь) скрещивания.

Отдаленная гибридизация играет особую роль в эволюции и селекции.

Именно благодаря ей происходит процесс возникновения в природных условиях и использование в практической деятельности вищеплення новых экземпляров, которые ранее не существовали и которые совмещают признаки различных видов или родов за счет перекомбинации наследственного материала.

Первые опыты

Первые опыты по отдаленной гибридизации растений были начаты в 1756 г. И. Г.

Кёльрёйтером, который опубликовал результаты исследований в 1772 по скрещиванию виргинского и перувианського видов табака, от которых он получил гибриды, которые удачно сочетали скороспелость, высокую урожайность и ценные качества табака обоих родителей.

Через стерильность первого поколения созданы гибриды не нашли широкого применения, так как необходимо было ежегодно проводить такие скрещивания с целью получения гибридных семян для посева.

С тех пор прошло уже более 240 лет, но интерес к получению новых растений с помощью отдаленной гибридизации, несмотря на то, что успехи от применения этого метода еще не многочисленные, не уменьшается, а значительно возрастает и приобретает все большие масштабы, усиливается его значимость.

Значение отдаленной гибридизации

Значение отдаленной гибридизации в создании нового исходного материала особенно велико на современном этапе селекционной работы, когда мы имеем выдающиеся успехи в деле создания очень ценных сортов различных сельскохозяйственных культур.

Для дальнейшего прогресса в выведении новых сортов, имеющих комплекс биологических, хозяйственно-полезных и корреляционно связанных с ними морфологических признаков, очень часто возникает острая необходимость выйти за пределы вида для заимствования необходимых свойств от других видов.

Например, создание иммунных сортов картофеля к фитофторозу, вирусных заболеваний, рака, нематоды, колорадского жука за счет внутривидовой гибридизации практически невозможно, так как все многообразие сортов и форм культурного вида Solanum tuberosum не имеет устойчивости к этим заболеваниям и вредителям. Но среди других видов рода картофеля такие формы есть.

К ним прежде всего относятся S. demissum, S. acaule, S. andigenum, S. vernei, S. maglea и некоторые другие.

За прошедший период, особенно в XX веке, по теории и практике отдаленной гибридизации накоплен богатый экспериментальный материал, выяснено неиспользованные возможности ее более широкого применения, определены объективные трудности ее осуществления, выявлены основные причины существующих генетических и других биологических барьеров, разработан ряд методов преодоления нескрещуваности видов между собой и бесплодия первого поколения отдаленных гибридов.

Вклад

Большой вклад в теорию и практику этого вопроса внесли такие ученые как И. В. Мичурин (методы преодоления нескрещуваности плодово-ягодных культур), Г. Д. Карпеченко (плодовиты капустяно- редьки гибриды), Н. В. Цицина (сорта пшенично- пырейные гибридов), А. Ф. Шулиндин (первые сорта ржано-пшеничных Амфидиплоид) и другие.

Проблемы

При проведении отдаленной гибридизации селекционеру постоянно приходится сталкиваться с тремя основными проблемами: нескрещуванисть генетически отдаленных видов, непохожесть гибридных семян, бесплодие полученных гибридов.

Эти проблемы возникают в связи с тем, что:

• Пыльца не прорастает на пестику другого вида;
• Пыльца прорастает, но пыльцевые трубки растут медленно и не достигают зародышевого мешка
• Пыльцевые трубки достигают зародышевого мешка, но оплодотворения не происходит;
• Оплодотворение происходит, но зародыш прекращает свое развитие в стадии нескольких клеток;
• Зародыш при начальном нормальному развитию прекращает свое формирование, образуются непохоже семян;
• При физиологической несоответствия цитоплазмы и чужеродных хромосом, отсутствия четности хромосом скрещивающихся видов конъюгация не происходит, мейоз нарушается, половые клетки не образуются и гибридные растения остаются бесплодными.

Преодоление нескрещуваности

В деле преодоления нескрещуваности подобранных пар видов для гибридизации или представителей различных родов в селекционной практике используются Мичуринск методы смеси пыльцы, предварительного вегетативного сближения, трансплантации частей столбика с рыльцем отца цветка, укорочение колонки, метод посредника, реципрокных скрещиваний, нанесенные биостимуляторов на рыльце пестика.

В повышении эффективности отдаленной гибридизации большое значение имеет применение более новых методов, с помощью которых осуществляется предварительный перевод одного из компонентов на другой уровень плоидности с помощью полиплоидизации или деполиплоидизации. В результате этого оба родителя будут иметь одинаковое число хромосом и лучше скрещиваются между собой.

Этот метод целесообразно применять и в том случае, когда семена формируются полностью, но оказываются непохожими.

Преодоление бесплодия

Для преодоления бесплодия отдаленных гибридов первого поколения наиболее широко прибегают к обратным скрещиваний с одним из родителей или опыления пыльцой других видов. Успех обеспечивается в том случае, когда стерильность гибридов проявляется только по мужской части.

В большинстве же случаев преодоления этих трудностей осуществляется через удвоение числа хромосом гибрида первого поколения к фазе формирования генеративных органов. В этом случае восстанавливается парность гомологичных хромосом родительских видов, благодаря чему мейоз и весь процесс гаметогенеза у гибрида проходит более благополучно и делает его плодотворным.

Плодовитые гибриды могут возникать и в том случае, когда при оплодотворении встречаются единичные нередуковани гаметы. При этом образуются естественные плодовиты амфидиплоиды (Аллополиплоидия). Заслуживает внимания и новый метод, разработанный в Белорусском НИИ земледелия и кормов И. А.

Гордеем, когда для получения тритикале, например, используются ценные сорта тетраплоидной ржи и полиплоидизовани растения мягкой, твердой или других видов пшеницы. В этом случае в генотипе гибрида объединяются сразу полные геномы обоих родителей, позволяет создавать полноценные фертильные растения.

Для растений, размножающихся вегетативно, бесплодие гибридов не имеет существенного значения, ведь их размножения для получения урожая осуществляется клубнями, луковицами, корневищами, отводками, черенками и другими органами и частями полученных гибридных растений.

С помощью отдаленной гибридизации с гибридного материала различных скрещиваний в мировой селекционной практике достигнуты значительные успехи по целому ряду сельскохозяйственных культур.

Исключительно убедительными примерами эволюционной деятельности человека является создание новой зерновой культуры тритикале на основе ржано-пшеничных гибридов. При скрещивании разных видов пшеницы с рожью через полиплоидизации создан плодовиты ржано-пшеничные плодовиты аллополиплоиды (амфидиплоиды).

В результате гибридизации топинамбура с подсолнечником в Украине и на Северном Кавказе создан так называемый тописоняшник, что имеет признаки обоих родителей с проявлением высокой степени гетерозиса по урожайности клубней и зеленой массы. Благодаря вегетативному размножению этих гибридов гетерозис передается всем последующим поколениям размножающихся клонов.

Интересные данные по межвидовой гибридизации томата является в Болгарии, Италии, Нидерландах, США. Наибольшую ценность в качестве доноров устойчивости к фитофторозу и бурой пятнистости имеют томат смородинолистний и томат волосистый соответственно.

В последнее время успешно решается проблема получения плодовитого гибрида между пшеницей и ячменем, в результате чего получен новый вид зерновой растения под названием Tritordeum.

Есть примеры успешного применения отдаленной гибридизации в селекции табака, махорки и других культур.

Исключительно важную роль в дальнейшем совершенствовании и повышении эффективности отдаленной гибридизации должна сыграть биотехнология.

С помощью ее методов культуры клеток и тканей возможна разработка способов изъятия из завязей оплодотворенных семяпочек и доращивания их на искусственном субстрате до получения гибридной растения, которая не может возникнуть обычным путем, так как во многих случаях через несколько дней после оплодотворения зав ' язь с оплодотворенной семяпочкой отмирает.

В последние годы доказана возможность получения удаленных гибридов путем соматической гибридизации при слиянии клеток разных видов после их освобождения от клеточных оболочек с последующим получением каллуса, его дифференциацией к образованию корней, листьев, стеблей и целых растений.

Примеры растительных гибридов

• × Fatshedera lizei, гибрид между Hedera helix и Fatsia japonica
• × Heucherella, гибридный род между Heuchera и Tiarella
• × Philageria veitchii гибрид между Lapageria rosea и Philesia magellanica
• Тритикале
• × Urceocharis, гибрид между Eucharis и Urceolina
• Dianthus × allwoodii (Dianthus caryophyllus × Dianthus plumarius)
• Логанова ягода Rubus × loganobaccus, гибрид между малинный Rubus idaeus и ежевикой Rubus ursinus
• Лондонский платан (Platanus orientalis × Platanus occidentalis)
• Mагнолия × alba (Magnolia champaca × Magnolia montana)
• Перечная мята, гибрид между мятой колосистой и мятой водяной
• Quercus × warei (Quercus robur × Quercus bicolor) 'Nadler “(в США известен под торговой маркой Kindred Spirit гибридный дуб)
• Танжело, гибрид оранжевого мандарина и помело, который мог быть созданным в Азии 3500 лет назад
• Грейпфрут, гибрид между помело и ямайским сладким апельсином

Гибриды млекопитающих

• Гибриды Equid
  • Ил, гибрид самки лошади и самца осла.
  • Лошак, помесь между ослицей и самцом коня. Есть много примеров реципроктных гибридов между илом и жеребенок.
  • Зеброиды
    • Зидонк или Зонка, гибрид зебра / осел.
    • Зорзи, гибрид зебра / лошадь
    • Зоне или Зетланд, гибрид зебра / пони («зоне» является общим термином, «Зетланд» специальная название гибрида пони шотландской породы с зеброй)
  • Гибридный осел, помесь осла и онагра, или Азиатский дикий осел.
• Гибриды Bovid
  • ДЗО, со или яков; помесь домашних коровы / быка и какая.
  • Бифало, помесь американского бизона и домашней коровы.
  • Зуброн, гибрид между зубром и домашней коровой.
• Гибриды овцы-козы — помесь овец и коз, принадлежащих к разным родам.
• Гибриды Ursid, такие как гибрид гризли-белый медведь. Известны случаи скрещивания между черными медведями, бурыми медведями, и белыми медведями.
• Гибриды Felid
  • Саванна кошка — гибрид между сервала и домашней кошкой
  • Гибрид между бенгальским тигром и амурским тигром является примером внутришньовидового гибрида. Это же касается индокитайского тигра, суматранского тигра и др.
  • Пумапард — гибрид между кугуаром и леопардом.
  • ЛИГЕР и тиглоны (гибриды между львом и тигром) и другие гибриды пантер такие как лиджагулеп. Существуют гибриды между такими видами как рысь, рысь рыжая, леопард, сервал и тому подобное.
    • Лилигеры — гибрид между самцом льва и ЛИГЕР.
  • Бенгальский кот, гибрид между азиатским леопардовым котом и домашней кошкой — один из многих гибридов между домашней кошкой и дикими видами кошек. Домашняя кошка, африканский дикий кот и европейский дикий кот могут считаться различными популяциями одного и того же вида (Felis silvestris), что делает такие скрещивания никак гибридами.
• Фертильные гибриды собачьих имеют место между койотами, волками, динго, шакалами и домашними собаками.
• Гибриды между черными и белыми носорогами также существуют.
• Кама — гибрид между верблюдом и ламой — пример межродового гибрида.
• Вольфин — фертильный, но очень редкий пример скрещивания между касаткой афалиной.
• Гибриды Homininae
  • Гибриды современных людей с по крайней мере с двумя «видами» ископаемых людей: неандертальцы и Денисовский человек

Источник: https://info-farm.ru/alphabet_index/o/otdalennaya-gibridizaciya.html

Полиплоидия

Этот метод, дающий положительные результаты в селекции многих сельскохозяйственных культур, в практической селекционной работе с люпином пока не используется в связи со сложностями, возникающими из-за большого числа хромосом в клетках этой культуры.

Однако в Польше oпубликована работа (Kazimierska, Kazimierski, 1969) по изучению биологических особенностей гаплоидов люпина желтого, которые были выявлены среди химерных диплоидных растений.

Они, а также полученные из них дигаплоиды оказались менее жизнеспособными в сравнении с диплоидными формами, имели меньшую массу семян и продуктивность. В последующих исследованиях (Kazimierski, Kazimierska, 1992) выявлены гаплоидные и тетраплоидные формы у люпина белого.

Меньшее количество семян в бобе у тетраплоидов авторы объясняют нарушениями в процессе мейоза. Приведенные эколого-географическое изучение и отборы позволили выделить наиболее продуктивные растения, которые предполагается использовать в селекции.

Естественные тетраплоиды иногда встречаются также среди дикорастущих люпинов из западного полушария – Lupinus perennis L. (Майсурян, Атабекова, 1974).

Источник: https://studbooks.net/830937/agropromyshlennost/otdalennaya_gibridizatsiya

Гибридизация соматических клеток позволяет преодолеть созданные эволюцией барьеры несовместимости и скрещивать между собой растения, принадлежащие к различным родам, трибам и семействам.

При этом обычно наблюдается элиминация хромосом одного из родителей. Чаще всего отдаленные гибриды стерильны. Однако для селекционной практики представляют интерес асимметричные гибриды, несущие полный геном одного из родителей и лишь несколько хромосом или генов другого.

Адаптивное значение соматической гибридизации заключается в возможности вовлечения зародышевой плазмы диких видов и разновидностей растений-доноров устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам, получении новых ядерных и ядерно-плазменных сочетаний генов, вовлечении в селекционный процесс такого сильно исправления скрещивания и условий получения гибриним активность рекомбинации во многом зависит от цитоплазм и взаимодействия с ядром, половых различий по частоте I оПминов или по величине и направлению селективной элиминации уровне гамет.

• Выбор фона для выращивания гибридов. Стрессовые условия фона выращивания гибридов Fv F2 и т.д. способствуют увеличению I нетрадиционных рекомбинаций в мейозе. Метод стрессового фона может быть использован для получения новых сочетаний генов устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам. Уменьшение канализирующего влияния целого гибридного растения на процесс рекомбинационной изменчивости: использование потомства слабоконкурентных генотипов Fv межвидовые и межродовые прививки, локальное экологическое воздействие на генеративные органы и др. А.П.Самовол (1992) предложил метод селекции томата, позволяющий по степени конкурентоспособности F] прогнозировать уровень и спектр генотипической изменчивости в Fr. Для этой цели гетерогенная популяция (совокупность F} разных комбинаций скрещивания) выращивается в условиях высокой загущенности. Учет эколого-генетической природы межаллельных взаимодействий гес-локусов.
• При рецессивности гес-аллелей, увеличивающих рекомбинацию, гибриды Z7, могут отличаться пониженной частотой обменов. Представляет интерес индуцирование рекомбинации у старших поколений беккроссов и самоопыления, а также чередование нормальных и стрессовых экологических фонов. Рекомбиногенное воздействие на семена, гибридные и исходные нормы на разных стадиях их вегетативного роста, а также на мейоз гибридов.
• В качестве факторов индуцирования рекомбиногенеза могут быть использованы х- и у-облучение, химические мутагены (супермутагены, антибиотики и др.), температура, концентрация в субстрате и самом растении соединений азота, кальция, фосфора, калия, магния и др. Эндогенное (генетическое) индуцирование рекомбинаций: манипулирование системой контроля гомеологичной конъюгации, отбор генотипов на новую норму реакции гес-системы, изменение традиционного способа размножения, использование мутантных генотипов, учет влияния поли- и анеуплоидии, В-хромосом и гетерохроматиновых блоков.
• Использование вариабельности уровня и спектра рекомбинационной изменчивости в зависимости от особенностей репродуктивной системы растения и условий внешней среды. Пол, возраст растеним. архитектоника генеративных органов во многом определяют и 1менчивость рекомбинационных процессов. У томата частота рекомбинации в отдельных зонах генома на Цервой кисти более чем в 3 риза превышает значения г/ для шестой ьсисти. Выращивание геноти- мически однородных гибридов F{ в различных условиях среды также может существенно модифицировать процесс кроссинговера. Индуцирование формообразования in vitro. Повышение часто гм митотического кроссинговера, использование эффективных селективных сред для отбора рекомбинантных генотипов, создание методами генной инженерии линий растений с ''горячими точками” митотической рекомбинации рассматриваются как перспективные методы получения рекомбинантов. Использование явления генетической нестабильности. Мобильные элементы могут применяться для изменения системы регуляции рекомбинации высших эукариот. Нестабильность может индуцироваться также мутагенами, вирусной Инфекцией, экзогенной ДНК или просто гибридизацией. Использование экзогенной ДНК. Применение методов генной инженерии создает предпосылки для генетического преобразования гес-системы растений.
• Экологически индуцируемая наследуемая вариация признаков. Экологические факторы оказывают прямое и косвенное действие на мейотическую рекомбинацию. Снижение селективной элиминации рекомбинантов как метод гаметной и зиготной селекции. Экологическая типичность селекционных участков, т.е. полное соответствие их почвенно-климатичеСким, ценотическим, технологическим и другим характеристикам условий внешней среды в зонах будущего распространения нового сорта или гибрида. Условия среды канализируют генетическую изменчивость в результате действия стабилизирующей формы естественного отбора, в особенности на ранних этапах жизненного цикла, а также позволяют выявить наиболее адаптированные генотипы.

Рекомбинация имеет основополагающее значение в реализации адаптивно значимой генетической изменчивости.

Сочетание высокой продуктивности и экологической устойчивости в одном генотипе невозможно без управления процессом рекомбинации, что важно как при традиционных методах селекции, основанных на гибридизации, так и при выполнении различных модификаций периодического отбора. А.Б.Король, И.А.Прейгель, С.И.

Прейгль (1990) выявили важный феномен зависимости рекомбинации от среды (“переменной стратегии”), в результате которой изменчивость возрастает тогда, когда потребности в ней максимальны.

На модельных популяциях дрозофилы авторами было показано, что отбор на устойчивость к неблагоприятным условиям среды приводит к существенным изменениям гео системы, включая увеличение частоты кроссинговера. В постоянной среде частота обменов уменьшается.

Связь между определенным уровнем стрессовых условий среды и частотой рекомбинаций очень важна для понимания процессов эволюции, а также как инструмент реализации адаптивно значимой генетической изменчивости в селекции растений.

Добавить статью в закладки

Источник: http://PortalEco.ru/ekologicheskaja-selekcija-rastenij/otdalennaja-gibridizacija.html