Для чего проводят межлинейную гибридизацию в селекции растений

Селекция растений: отбор, гибридизация, гетерозис и полиплоидия

Селекция растений сегодня оперирует обширным набором средств для выведения сортов с улучшенными характеристиками. Ученым при выборе методов селекции нужно учитывать некоторые особенности биологии растений.

1. Большая плодовитость, способность давать многочисленное потомство.

2. Значительный выбор самоопыляемых видов (в частности, у пшеницы, гороха, ячменя и пр.).

3. Возможность размножения с помощью вегетативных органов.

4. Относительная простота искусственного получения форм-мутантов.

Ключевые методы селекции растений

1. Искусственный отбор (который, в свою очередь, делится на индивидуальный и массовый).

2. Гибридизация (инбридинг, аутбридинг, межлинейная гибридизация).

5. Искусственный мутагенез.

6. Использование соматических мутаций.

7. Методы клеточной инженерии (или соматическая гибридизация).

8. Методы генной инженерии.

Очень специфическими методами селекции растений являются методы получения соматических мутаций, а также соматических гибридов. Большим потенциалом в селекции растений обладает межлинейная гибридизация.

Искусственный отбор и гибридизация

1. Главные методы, применяемые в селекции растений, — искусственный отбор и гибридизация.

2. Как правило, они используются совместно. Внимательнейший отбор «родителей» предшествует гибридизации. Обратите внимание, на эту тему созданы тесты ЕГЭ по биологии!

3. Гибридизация резко улучшает качества и разнообразие того природного материала, с которым экспериментирует селекционер.

4. Однако в большинстве случаев метод гибридизации сам по себе не приводит к целенаправленному изменению признаков. Иначе говоря, скрещивания без искусственного отбора дадут небольшой эффект.

5. В селекции растений используется преимущественно массовый искусственный отбор. Реже может использоваться индивидуальный отбор.

6. Применяются два вида гибридизации. Инбридинг проводят до получения гетерозисных гибридов, для закрепления наследственных свойств внутри одной чистой линии.

7. При аутбридинге у растений возникают бесплодные гибриды, требующие полиплоидии для восстановления плодовитости.

1. Гетерозис часто применяется селекционерами для повышения урожайности растений. Он обеспечивается так называемой межлинейной гибридизацией чистых линий.

2. Межлинейная гибридизация подразумевает перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями. После такого опыления в ряде случаев возникают межлинейные гибриды, дающие высокий урожай. Как пример рассмотрим способ получения межлинейных гибридов кукурузы. Селекционеры удаляют метелки с определенных растений, а после появления рылец пестиков опыляют их пыльцой данного растения. Для предотвращения опыления пыльцой каких-то других, случайных, растений, на соцветия «подопытной» кукурузы надеваются бумажные колпачки. Таким образом в течение ряда лет выводят некоторое количество чистых линий. Наконец их скрещивают между собой и, получив урожай, отбирают те, которые дают наибольшее потомство.

1. Полиплоидия очень распространена в селекции растений.

2. Полиплоидные особи демонстрируют более высокую жизнеспособность, чем диплоидные.

3. Кроме того, избыток хромосом, полученных после полиплоидии, повышает устойчивость растений к бактериям, вирусам, грибам и прочим патогенным организмам, а также к различным неблагоприятным факторам (химическому воздействию, радиации и пр.). Когда повреждаются гомологичные хромосомы, одна или даже две, аналогичные повреждениям не подвергаются.

4. Проведение в конце XIX века гибридизации пшеницы (Triticum) и ржи (Secale) дало возможность получить в результате аллополиплоидии формы зерновых, названные тритикале (Triticale). Тритикале отличается морозостойкостью, малой восприимчивостью к заболеваниям вирусной и грибковой природы (в том числе к опасной для пшеницы линейной ржавчине), «равнодушием» к плодородности почвы; в его зернах больше белка, чем у пшеницы и ржи.

5. В 1930-е годы селекционер Николай Васильевич Цицин скрестил пшеницу и пырей, получив высокоурожайные и устойчивые к полеганию пшенично-пырейные гибриды.

1. Метод начал применяться после открытия результатов воздействия на растения различных мутагенов — химических факторов и излучений. Мутагены дают возможность добиваться широкого спектра мутаций.

2. Искусственный мутагенез подталкивает геномные мутации, которые приводят к полиплоидии. В частности, полиплоидные формы получают, обрабатывая алкалоидом колхицином семена во время прорастания. Если обработать зародыш во время первого митоза его клеток (на стадии метафазы), микротрубочки разрушатся, хромосомы разойдутся случайно. Одна из клеток может стать не диплоидной, а тетраплоидной. Вторая вовсе не получит хромосом. Тетраплоид далее будет делиться митозом.

3. Следствием мутагенеза являются многие генные и хромосомные мутации, приводящих к возникновению сортов с новыми характеристиками. На сегодняшний день селекционерами получено больше тысячи сортов, предками которых были мутантные растения — «удачно» обработанные мутагенами. Например, сорт яровой пшеницы Новосибирская-67, отличающийся соломиной короткой и крепкой (что защищает от полегания), получен в 1967 году в Институте цитологии и генетики СО РАН методом индивидуального отбора в потомстве мутантов после облучения гамма-лучами семян сорта Новосибирская-7.

1. Аутбридинг, или же отдаленная гибридизация — метод скрещивания неродственных растений, которые относятся к разным видам. Неродственным гибридам свойственна стерильность, поскольку у них нарушается ход мейоза.

2. Преодолевать бесплодие первым научился в 1924 году генетик Георгий Дмитриевич Карпеченко. Исследователь вначале провел скрещивание редьки с капустой, у которых одинаковые диплоидные наборы, 2n = 18. Двойной набор хромосом у гибрида капредьки был равен 18 — 9 хромосом от редьки, 9 от капусты. Капредька «страдала» стерильностью, потому что в ходе мейоза родительские хромосомы не конъюгировали по причине разной формы и размеров хромосом. В итоге весь мейозу у капредьки нарушался.

3. На следующем этапе эксперимента Карпеченко удвоил набор хромосом капредьки, полиплоид приобрел 36 хромосом. Как произошло удвоение? У диплоидной капредьки в конце мейоза после обработки колхицином для разрушения микротрубочек образовались не гаплоидные, а диплоидные споры. Далее из них митозом сформировались диплоидные половые клетки. После слияния последних сформирован тетраплоид. У него мейоз стал протекать нормально. В ходе мейоза 9 + 9 хромосом редьки смогли конъюгировать с «редечными», 9 + 9 хромосом капусты — с «капустными». Плодовитость восстановилась. Этот же способ применялся для получения тритикале и пшенично-пырейных гибридов, о которых мы писали выше.

Источник

Для чего проводят межлинейную гибридизацию в селекции растений

Чем характеризуется явление полиплоидии?

1) Полиплоидия — наследственное изменение, связанное с кратным увеличением основного числа хромосом в клетках организма.

2) Возникает при нарушении веретена деления во время митоза или мейоза, что приводит к образованию гамет с набором 2n хромосом и особей с 4n, 6n и более хромосом.

Чем характеризуется явление гетерозиса?

1) Ярким проявлением признака у гибридов первого поколения и их высокой жизнеспособностью.

2) Угасанием признаков во втором поколении.

Каково значение закона гомологических рядов в наследственной изменчивости Н. И. Вавилова?

1) Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

2) Закон позволяет прогнозировать наличие сходных мутаций у родственных видов.

С какой целью в селекции растений применяют скрещивание особей разных сортов?

1) Для получения комбинированных сортов, сочетающих в себе полезные признаки обоих сортов, т. е. для получения комбинативной изменчивости.

2) Для получения эффекта гетерозиса.

Как можно сохранить у растений сочетания полезных признаков, полученные от скрещивания двух сортов?

Размножая их вегетативным путем, так как при дальнейшем скрещивании из-за перекомбинирования родительских генов сочетания полезных признаков в потомстве могут исчезнуть.

Извините, я не хочу указать на ошибку, а лишь хочу спросить. А не будет ли культивирование растений, как один из видов клеточной инженерии, тоже подходящий ответом?

А нельзя ли в данном случае использовать метод полиплоидии? Ведь в случае обработки семян колхицином разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается, т.е. образуется гибрид, имеющий сочетания полезных признаков.

ПОЛИПЛОИД- организм, происходящий от одной или двух родительских форм путем удвоения числа хромосом. Не обязательно после скрещивания:(

Источник

Для чего проводят межлинейную гибридизацию в селекции растений

Чем характеризуется явление полиплоидии?

2) Возникает при нарушении веретена деления во время митоза или мейоза, что приводит к образованию гамет с набором 2n хромосом и особей с 4n, 6n и более хромосом.

Чем характеризуется явление гетерозиса?

2) Угасанием признаков во втором поколении.

Каково значение закона гомологических рядов в наследственной изменчивости Н. И. Вавилова?

2) Закон позволяет прогнозировать наличие сходных мутаций у родственных видов.

С какой целью в селекции растений применяют скрещивание особей разных сортов?

2) Для получения эффекта гетерозиса.

Как можно сохранить у растений сочетания полезных признаков, полученные от скрещивания двух сортов?

С какой целью проводят в селекции близкородственное скрещивание. Какие отрицательные последствия оно имеет?

2) В гомозиготное состояние могут перейти и вредные рецессивные гены, что приводит к снижению жизнеспособности потомства или к гибели.

Для чего проводят межлинейную гибридизацию в селекции растений?

2) Это приводит к эффекту гетерозиса.

Почему эффект гетерозиса проявляется только в первом поколении?

2) Во втором поколении половина генов переходит в гомозиготное состояние и эффект теряется.

Почему методы полиплоидии и искусственного мутагенеза применяемые в селекции растений, не применимы в селекции животных?

1) сложное строение (наличие систем органов), сложная взаимосвязь с окружающей средой (нервная система, органы чувств);

2) малая плодовитость по сравнению с растениями, длительное половое созревание и др.

Данные выше ответы заложены в критериях. На практике же засчитывались и другие варианты ответа, на наш взгляд более существенные.

Получение полиплоидов в эксперименте тесно связано с искусственным мутагенезом. С этой целью используют специальные мутагены, нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе.

Полиплоидные животные не выживают.

Искусственный мутагенез не применяется, т.к. обработка мутагенами может привести к смерти животного

С какой целью садоводы осенью перекапывают землю у себя на грядках? Назовите не менее двух целей.

1) уничтожение сорняков, являющихся естественными конкурентами культурных растений;

2) при перекопке большое количество органических веществ (надземные и подземные побеги, корни отмерших растений, органические удобрения) оказывается под слоем земли, где их активно разлагают почвенные микроорганизмы. В результате образовавшиеся вещества становятся доступными растениям;

3) рыхлая почва лучше пропитывается водой и дольше промерзает.

Известно, что опытные дачники перед посевом семян проверяют их всхожесть. Как это можно сделать?

2) тарелка с семенами в течение всего времени должна находиться в помещении при температуре не ниже 20 градусов. В течение всего времени бумага и ткань должна быть влажной.

«Примечание» (от сайта).

На наш взгляд, в ответах должен быть ещё один пункт.

Посчитайте количество проросших семян к общему числу семян, чтобы получить процент всхожести арифметическим путем: 6 из 10 будут 60%, 8 из 10 – 80%, 10 из 10 – 100% всхожести семян.

Если в вопросе будет «Для чего проверяют всхожесть семян», тогда необходим ещё пункт:

Всхожесть определяют для того чтобы определить плотность посева семян.

Проверка семян на всхожесть перед посевом позволяет вырастить хорошую и крепкую рассаду.

Если всхожесть показала меньше 30%, при посеве нужно будет увеличить посевную норму или приобрести другие семена, целесообразно использовать стимуляторы роста и удобрения.

Что представляют собой гетерозисные формы растений и животных? Почему их широко используют в народном хозяйстве?

2) гетерозисные формы отличаются большей массой и высокой урожайностью.

Что называется пикировкой корня и с какой целью её проводят в сельскохозяйственной практике? Ответ поясните.

2) Её проводят для того, чтобы обеспечить рост боковых и придаточных корней, что положительно влияет на питание и рост растений.

Объясните, почему семена мака, моркови высевают на глубину 1—2 см, а семена кукурузы и бобов — на глубину 6—7 см.

2) Чем крупнее семена, тем глубже их сеют, т.к. у крупных семян больше запасных веществ и их хватает для развития и роста проростков, пока они пробиваются с большой глубины. Семена кукурузы и бобов крупнее, поэтому их высеивают глубже.

Известно, что опытные дачники перед посевом семян проверяют их всхожесть. Как и для чего это делают?

2) Всхожесть определяют для того чтобы определить плотность посева семян.

Проверка семян на всхожесть перед посевом позволяет вырастить хорошую и крепкую рассаду.

Если всхожесть показала меньше 30%, при посеве нужно будет увеличить посевную норму или приобрести другие семена, целесообразно использовать стимуляторы роста и удобрения.

«Примечание» (от сайта).

На наш взгляд, в ответах должен быть ещё один пункт.

Посчитайте количество проросших семян к общему числу семян, чтобы получить процент всхожести арифметическим путем: 6 из 10 будут 60%, 8 из 10 – 80%, 10 из 10 – 100% всхожести семян.

Почему в зернохранилище нельзя хранить влажные семена? Что с ними происходит?

может произойти возгорание.

2) Семена от влаги набухают (поглощая влагу), а некоторые из них прорастают (живые семена). Затем от недостатка влаги погибают и для посева они не подойдут.

Семена влажные быстро разогреваются, покрываются плесенью и портятся.

Известно, что при выращивании клевера, сои, фасоли не требуется подкормка азотными удобрениями. Объясните почему.

2) Клубеньковые бактерии усваивают атмосферный азот и обогащают растения азотным питанием.

Что такое клеточные культуры и для чего их создают?

1) Клеточные культуры или культуры тканей – это изолированные клетки, живущие в искусственной среде

2) Клеточные культуры используют для получения антител, лекарственных веществ, диагностики заболеваний и их лечения

Возможные варианты ответов:

Культура тканей используется для пересадки кожи, восстановления органов и тканей, для выращивания микроорганизмов и т. д.

В плодах некоторых сортов растений (апельсинов, мандаринов) отсутствуют семена. Какие методы классической селекции используются для получения таких сортов и как размножаются эти растения?

2) Бессеменные сорта размножаются вегетативным путём.

Во второй пункт можно добавить: Эти сорта сохраняют свои свойства, если их воспроизводят вегетативным путем, например, прививая обработанные мутагенами почки (черенки) в крону немутантных растений; таким путем размножают, например, бессемянные апельсины.

НЕЛЬЗЯ ПИСАТЬ В ОТВЕТ!

Независимому от традиционных (классических) методов селекции, получению новых форм и сортов бессеменных растений: клеточная селекция с использованием каллусной ткани, соматическая гибридизация (слияние изолированных протопластов и получение неполовых гибридов), применение методов генной инженерии.

Данные методы не будут засчитаны при проверке, т.к. по условию просят указать классические методы.

Каковы преимущества и недостатки инбридинга в селекции организмов?

1) Преимущества: инбридинг в селекции – это способ выведения чистых линий для дальнейшего сохранения породы или сорта.

Неродственные чистые линии могут использоваться для получения гетерозиготных гибридов с повышенной жизнеспособностью.

2) Недостатки: в гомозиготное состояние переходят рецессивные гены, что снижает жизнеспособность потомства и даже приводит к летальному исходу

Существует более 300 пород голубей, Ч. Дарвин считал, что они все произошли от сизого скалистого голубя.

Почему он так решил и какие методы использовали, чтобы вывести новые породы голубей

Ответ на вопрос «Почему он так решил»

1) Т.к. при скрещивании представителей этих пород с их диким предком дают плодовитое потомство. Все гибриды между любыми породами голубей плодовиты.

Ответ на вопрос «Какие методы использовали»

2) Искусственный отбор (методический отбор).

Дополнение к 1 пункту:

«Многие черты всех домашних пород сходны с чертами дикого скалистого голубя. Домашние голуби не вьют гнезд на деревьях, сохраняя инстинкт дикого голубя, вьющего гнезда на уступах скал. Все породы обладают одинаковым поведением во время ухаживания за самкой.

При скрещивании голубей разных пород иногда появляются гибриды с признаками дикого скалистого голубя».

НО, без указания плодовитости потомства эти факты не засчитываются.

Дополнение ко 2 пункту:

Можно отвечать скрещивание (гибридизацию) – инбридинг, чистопородное скрещивание, межпородное (межлинейное) скрещивание, но при условии, что записали ИСКУССТВЕННЫЙ отбор.

Какие условия необходимы для прорастания семени покрытосеменных?

наличие влаги (определенная влажность для разных видов растений);

определенная температура (для каждого вида существуют определенные верхний и нижний пределы);

живой зародыш семени.

Дополнение (от составителей сайта)

Перед прорастанием семяна должны набухнуть. При этом семена поглощают большое количество воды. Это необходимо для активизации ферментов, которые переводят запасные вещества семени в легкоусвояемую и доступную для зародыша форму.

Семена некоторых растений нуждаются в скарификации. Скарификация — механическое повреждение водонепроницаемых покровов семени. Она может проводиться вручную или с помощью специальных механизмов.

Прорастающие семена интенсивно дышат. Кислород необходим для осуществления окислительно-восстановительных процессов, стимулирующих деление и рост клеток зародыша.

Температура имеет большое значение для прорастания семян, так как от нее зависит протекание биохимических процессов синтеза и разложения в прорастающих семенах. Семена многих растений способны прорастать в довольно широком диапазоне температур. Однако для каждого вида существуют определенные верхний и нижний пределы. Для большинства растений минимальное значение температуры — 0-5°С, а максимальное — 45-48°С. Оптимальной для прорастания семян многих растений считается температура 25-35°С.

Семена многих растений умеренных и холодных климатических поясов не прорастают без промораживания. Поэтому в сельскохозяйственной практике применяют стратификацию — выдерживание семян во влажном песке при низких температурах. Этот прием ускоряет прорастание семян многих растений.

Почва и свет для прорастания семян не нужны. Но есть растения, семена которых прорастают только на свету —

Источник