Дистанционная гибридизация — это скрещивание, при котором выбранные пары принадлежат разным видам или родам, то есть географически не удалены друг от друга, а связаны между собой.
Целью дистанционного разведения является получение особей, сочетающих в себе ценные черты и свойства разных видов. Гибридизация проводится как для растений, так и для животных. Он играет особую роль в эволюции и отборе.
Содержание
Отдаленная гибридизация растений
Выделяют два типа: межвидовые (мягкая и твердая пшеница) и межродовые (пшеница и рожь).
Селекционер в процессе получения гибридов постоянно сталкивается с рядом проблем. Основные из них:
- Сложность скрещивания генетически разных видов;
- полученные гибридные семена не прорастают;
- гибриды первого поколения бесплодны.
Причины такого типа проблемы:
- Пыльца не приживается на рыльце другого сорта растения;
- пыльца приживается, но пыльцевые трубочки прорастают медленно и не достигают зародышевого мешка;
- отсутствие оплодотворения;
- после успешного оплодотворения эмбрионы часто замирают на многоклеточной стадии;
- при нормальном развитии зародыша могут образовываться непрорастающие семена;
Причины бесплодия гибридов:
- Бесплодие возникает из-за несовпадения хромосомных наборов, отсутствия конъюгации гомологичных хромосом и нарушения стадий мейоза. Следовательно, образование половых клеток невозможно.
- Недоразвитие репродуктивных органов. Недостаточное развитие мужских репродуктивных органов — часто наблюдаются пыльники; обнаруживается также женское бесплодие.
Удаленная гибридизация растений
Условия появления плодовитого потомства:
- Крест с одним из родителей. Он используется чаще, имеет высокую эффективность, но у последующего потомства восстанавливаются некоторые характеристики родителей.
- Скрещивание с представителями первого поколения. При масштабных работах осталось еще небольшое количество растений, способных к удобрению.
- Использование колхицина для создания полиплоидных форм. Это позволяет удвоить набор хромосом, что позволяет клеткам завершать все стадии мейоза.
Удаленная гибридизация растений необходима для создания устойчивых сортов с высокими урожаями. Созданы гибриды подсолнечника, семена которых содержат более 50% масла и невосприимчивы к многочисленным заболеваниям.
Путем гибридизации получены зимостойкие сорта озимой пшеницы с повышенным содержанием белка (после скрещивания с озимой рожью). Обнаружен дикий вид пшеницы, невосприимчивый к болезням мягкой 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, выращенный картофель скрещивают с диким. Такие гибриды тоже стали раннеспелыми, лучше переносят низкие температуры и могут рожать дважды в год.
Отдаленная гибридизация животных
Животноводы используют настоящую гибридизацию и кросс-гибридизацию, что дает потомство, способное к скрещиванию и рождению потомства. Настоящие гибридные животные очень редко оказываются плодовитыми, что создает массу проблем с их дальнейшим разведением.
У животных процесс получения гибридов затруднен по ряду факторов:
- Различное строение репродуктивных органов животных;
- гибель сперматозоидов в половых путях самки;
- отсутствие акта слияния зародышевых клеток;
- нарушения развития зиготы на ранних стадиях.
Чтобы преодолеть возникшие препятствия, заводчики начали использовать искусственное оплодотворение. Но проблемы с бесплодием полученного поколения остаются актуальными и по сей день. Различают полное бесплодие потомства, когда оба пола бесплодны, и частичное: один пол неспособен к воспроизводству. Чаще всего самцы бесплодны, поэтому самок скрещивают с представителями исходного вида. Но в этом случае теряются некоторые драгоценные характеристики гибрида.
Удаленная гибридизация животных была обнаружена в древности, примеры таких гибридов: мулы (помесь лошади и осла) и бардотто (результат скрещивания осла и жеребца), они отличались выносливостью и силой. Сарлыки — рожденные от яков и коров, ценятся за высокую жирность молока.
Удаленная гибридизация животных
Гибридные животные в целом лучше родительских видов, это проявляется в большей продуктивности, продуктивности и т.д.
На фермах популярны новые породы свиней, полученные в результате скрещивания домашней и дикой свиньи. Полученный гибрид быстро адаптировался к различным условиям жизни и стал ценным источником мяса.
Суть отдаленной гибридизации
Он позволяет получать новые породы животных и более ценные для человека сорта растений. Гибриды лошадь-осел — мулы — отличаются большой стойкостью, крепким телосложением, продолжительностью жизни; гибриды крупного рогатого скота яка более многочисленны, чем аналогичные виды по весу и откорму; Одногорбые и двугорбые гибриды верблюдов превосходят исходный вид по размеру и эффективности. Поэтому для получения таких гибридов издревле было проведено межвидовое скрещивание.
Скрещивание домашних животных с дикими предками дает плодородное потомство и может быть использовано в репродуктивных целях. М.Ф. Иванов в результате скрещивания тонкорунных овец с одним из подвидов диких баранов (муфлон) получил новую породу горных мериносов. Казахский архаромеринос получают также путем скрещивания тонкорунных овец с дикими баранами (архарами). В результате скрещивания крупного рогатого скота с горбатым скотом (зебу) были получены ценные группы молочного скота.
Животноводство играет важную роль в поддержании разнообразия биологического мира. Когда в начале ХХ в. В Европе выжило лишь несколько особей зубров, затем зубров скрестили с зубрами, чтобы спасти вид. На данный момент лошадь Пржевальского, возможно, уже исчезла в дикой природе. Несколько групп этих животных сохранились в зоопарках и заповеднике Аскания-Нова. Чтобы сохранить вид и сохранить гетерозиготность животных, отдельные животные обмениваются между зоопарками СССР, Чехословакии и США. Проведена гибридизация с домашней лошадью и гибридов с дикой лошадью.
Причиной бесплодия потомства полученного при отдаленной гибридизации
180. В чем трудности отдаленной гибридизации? Почему бесплодны отдаленные гибриды?
Дистанционная гибридизация — это скрещивание форм, принадлежащих к разным видам и родам. Такие скрещивания производятся с целью объединения признаков и свойств, полезных для человека в гибридах в случаях, когда внутривидовая гибридизация неэффективна. Например, при гибридизации сортов культурных видов с дикими предками потомство неприхотливо к условиям выращивания и устойчиво к болезням и вредителям.
При отдаленной гибридизации гаметы объединяются в зиготу, которая может различаться как генетическим строением хромосом, так и их количеством. Таким образом, как в естественных, так и в экспериментальных условиях возможность удаленной гибридизации ограничивается рядом факторов: 1) географическая изоляция вида; 2) препятствия для опыления, вызванные несовпадением репродуктивных циклов, различием в строении репродуктивной системы, несовместимостью пыльцевых трубок и тканей пестика; 3) препятствия для оплодотворения, вызванные генетической несовместимостью слитых гамет или физиологической несовместимостью ядра и цитоплазмы; 4) нежизнеспособность зиготы, погибающей на ранних стадиях развития; 5) полная стерильность или близость к гибридам F1.
Первым исследователем проблемы дистанционной гибридизации был Я. Г. Кёльройтер, получивший в 1760 г первый гибрид от скрещивания махорки и табака. В дальнейшем эту проблему продолжали разрабатывать такие известные селекционеры, как О. Сажрет, К. Ноден, Г. Мендель, И. В. Мичурин, Н. В. Цицин и др. дистанционная гибридизация: опыление смесью пыльцы, метод опосредования вегетативной конвергенции предварительные, и получены отдаленные гибриды плодово-ягодных культур.
Межвидовые и межвидовые гибриды, как правило, обладают пониженной фертильностью или полностью бесплодны. Одной из причин их бесплодия в некоторых случаях можно считать неправильное развитие половых органов. У растений это отражается на пыльниках, которые остаются недоразвитыми и не раскрываются. В других случаях трудности возникают на более поздних стадиях и проявляются в нарушениях мейоза. Эти нарушения в основном заключаются в том, что хромосомы разных типов плохо конъюгированы или конъюгация между ними протекает неправильно. Часто разные виды отличаются неодинаковым числом хромосом, что затрудняет нормальное конъюгацию хромосом в гибриде.
Например, Drosophila pseudoobscura и Dr miranda очень похожи внешне, количество хромосом у обоих видов одинаково, их форма и размер также совпадают. Однако изучение хромосом слюнных желез показало, что хромосомные комплексы у обоих видов очень разные. Эти различия в основном вызваны структурными изменениями хромосом: инверсией и транслокацией. Из-за нарушения гомологии хромосом у гибридов их конъюгация нарушается во время мейоза, что приводит к невозможности образования нормальных половых клеток.
Мейотические расстройства часто являются результатом скрещивания видов с другим числом хромосом. Если у вида A 14 хромосом, а у вида B 28, то у гибрида будет 21 хромосома (7 от вида Li, 14 от вида B). Следовательно, 7 B-хромосомы не имеют гомологов для конъюгации. Это приведет к неупорядоченному распределению хромосом во время мейоза и образованию несбалансированных нежизнеспособных гамет. Бесплодие у отдельных гибридов можно преодолеть, переведя эти формы на полиплоидный уровень. Впервые такая работа была проведена Г. Д. Карпеченко (1924), получившим плодовитый гибрид хрена с капустой (хреном). Ученые добились определенных успехов в увеличении продуктивности амфидиплоидов тритикале и т.д.
Широко проводится удаленная гибридизация пшеничных, кормовых, технических, плодово-ягодных и других культур.
Гибридизация
Гибридизация — это скрещивание животных, принадлежащих к разным видам. Получившееся потомство называют гибридами. Гибридизация как метод селекции относится к скрещиванию гибридов с гибридами разного и идентичного происхождения. Основная задача этого очень сложного метода очевидна. В зависимости от способности или неспособности гибридов давать потомство различают гибридизацию, которая широко распространена и дает полезных животных (например, в прошлом мулов), и гибридизацию, используемую для создания новых пород и видов животных. В связи с этим выделяют четыре типа гибридизации животных: промышленную, абсорбционную, интродукционную и репродуктивную. Наиболее распространена промышленная (эксплуатационная) и репродуктивная или дрессировочная гибридизация.
Следует отметить, что животный мир (огромные природные богатства) необоснован и иногда истребляется хищник. Только за последние 50 лет было уничтожено более 40 видов животных. Вымерли или истреблены такие виды, как кваги-зебры в Африке, американский бизон, тур, тарпан, арктические пингвины (гигантские «бескрылые гуси ^» додо — крупные птицы жирных островов, страусы-моа, весом 300 кг, высотой 4 м, вымерли или истреблены. Чтобы предотвратить исчезновение диких животных, сейчас принимаются специальные меры по охране природы. В 1948 г был создан Международный союз охраны природы. В СССР в 1978 г был принят специальный закон СССР об охране природы. На территории нашей страны обитает более 350 видов животных и 650 видов птиц.Среди множества заповедников страны такие крупные научные центры, как Аскания-Нова, Астрахань, Беловежская пуща, Лапландский, Кавказский, Иссык-Жульский, и др. дни проводят большую работу по гибридизации животных и сохранению ценных видов диких животных, основные из которых следующие:
1) неразмножение видов между собой;
2) частичная или полная стерильность гибридов.
Основными причинами невыведения далеких видов и бесплодия гибридов являются генетические факторы: различный набор и структура хромосом в гаметах, их неспособность образовывать жизнеспособную зиготу, сперматозоиды в силу их морфологических и биохимических характеристик не так ли способны лизировать скорлупу чужеродного яйца и проникать в нее. Если гибридная зигота образуется из-за патологии эмбриона, плод реабсорбируется на ранних стадиях формирования или его гибели. Объясняется это тем, что иммунная защита организма борется с проникающим чужеродным белком, разрушая его. Из-за генетических различий между родителями у гибридов нарушается процесс образования мужских и женских половых клеток, и они становятся бесплодными. Бесплодие гибридов обусловлено аномалиями развития гонад и митоза. Бурное развитие цитбгенетики сегодня позволило детально изучить цитогенетические причины гибридного бесплодия. Их можно разделить на три группы:
а) несовпадение хромосом по кариотипу;
б) морфологические структурные различия в строении хромосом;
в) изменения в составе генов, влияющие на поведение хромосом, их морфологию.
В настоящее время ученые разработали ряд методов, позволяющих преодолеть запрет на размножение некоторых видов. К ним относятся: переливание крови животных одного вида к другому, смешение сперматозоидов особей разных видов, использование реципрокных скрещиваний, гормональных препаратов, использование специальных разбавителей спермы, трансплантация гонад, создание необходимых условий для получения и выращивания потомства. Эксперименты показали, что молодые самки чаще дают гибридное потомство: повышенная способность к гибридизации и рождению плодовитого потомства наблюдается у тех особей, которые получены в результате скрещивания.
было обнаружено, что в случаях, когда существуют гендерные различия в проявлении бесплодия или жизнеспособности гибридов, они чаще встречаются у гетерогаметного пола мужского гибрида (у), чем у гомогаметного пола самки (хх). На это явление фактически влияет цитоплазматическая наследственность и материнский эффект в наследовании признаков, который может использоваться при выборе пар для скрещивания с учетом пола родителей (реципрокный отбор). Мы указали только основные методы и способы преодоления нерепродуктивной окраски отдаленных видов и бесплодия гибридов. Бурное развитие генетики, молекулярной биологии, биотехнологии, генной и клеточной инженерии сегодня, похоже, позволит в ближайшем будущем полностью решить проблему бесплодия при удаленной гибридизации животных.
Наиболее перспективными методами решения указанной проблемы можно считать генную и клеточную инженерию, считывание соматических клеток (ультрагибридизацию), экспериментальную полиплоидию и др. дутем гибридизации соматических клеток в культуре ткани стало возможным трансплантировать эмбриональные соматические клетки крупного рогатого скота и северной норки. Гибридизация клеток практически осуществляется следующим образом: неродственные клетки двух организмов, полезные качества которых они хотят объединить при скрещивании, выращиваются на искусственной питательной среде, затем культура перемешивается. При определенных «условиях» некоторые клетки объединяются. Процесс формирования гибридных систем из клеток по-прежнему хаотичен. Однако с улучшением этого метода следует ожидать, что соматическая гибридизация клеток в культуре ткани будет использоваться в качестве модели. «Опыт межвидовой гибридизации животных.
Новые перспективные методы преодоления бесплодия при гибридизации животных включают повреждение хромосом физическими и химическими мутагенами, а также использование микродоз биологически активных соединений супермутагенов. Особое значение имеют методы биотехнологии, производство трансгенных животных, химер и клонирование генотипа ценных животных.
Самая старая форма гибридизации — скрещивание лошади с ослом и получение мула. В Древнем Риме также было широко развито муловодство. Мул — отличное вьючное животное, не имеющее себе равных по прочности, долговечности и эффективности. Они получают его, когда скрещивают осла и лошадь, когда осла повязывают с жеребцом, рождается бардотто. Мул крупнее и ценнее лошади, но обычно бесплоден. Разведение этих животных «в себе» невозможно.
