Millä tasolla geenimutaatioita tapahtuu? Geenimutaatiot. Mukautuvan arvon mukaan

Osana muodollista luokittelua on:

Genomimutaatiot - muutos kromosomien lukumäärässä;
kromosomimutaatiot - yksittäisten kromosomien rakenteen uudelleenjärjestely;
geenimutaatiot – ja/tai sekvenssit osat geenit (nukleotidit) DNA-rakenteessa, minkä seurauksena on muutos vastaavien proteiinituotteiden määrässä ja laadussa.

Geenimutaatiot tapahtuvat yksittäisten geenien sisällä olevien nukleotidien substituutiolla, deleetiolla (häviöllä), translokaatiolla (liikkumalla), duplikaatiolla (kaksinkertaistumisena), inversiolla (muutoksella). Kun on kyse transformaatioista yhden nukleotidin sisällä, käytetään termiä pistemutaatio.

Tällaiset nukleotidimuunnokset aiheuttavat kolmen mutanttikoodin ilmaantumisen:

Muunnetulla merkityksellä (missense-mutaatiot), kun tämän geenin koodaamassa polypeptidissä yksi aminohappo korvataan toisella;
muuttumattomalla merkityksellä (neutraalit mutaatiot) - nukleotidien korvaamiseen ei liity aminohappojen korvaamista, eikä sillä ole havaittavaa vaikutusta vastaavan proteiinin rakenteeseen tai toimintaan;
merkityksettömiä (nonsense-mutaatioita), jotka voivat aiheuttaa polypeptidiketjun päättymisen ja joilla on suurin haitallinen vaikutus.

Mutaatiot geenin eri osissa

Jos tarkastelemme geeniä rakenteellisen ja toiminnallisen organisaation asemasta, siinä tapahtuvat nukleotidien pudotukset, lisäykset, substituutiot ja liikkeet voidaan jakaa kahteen ryhmään:

1. mutaatiot geenin säätelyalueilla (promoottoriosassa ja polyadenylaatiokohdassa), jotka aiheuttavat kvantitatiivisia muutoksia vastaavissa tuotteissa ja ilmenevät kliinisesti proteiinien rajoittavasta määrästä riippuen, mutta niiden toiminta kuitenkin säilyy;

2. mutaatiot geenin koodaavilla alueilla:
eksoneissa - aiheuttaa ennenaikaisen lopettamisen proteiinisynteesi;
introneissa - ne voivat luoda uusia silmukointikohtia, jotka tämän seurauksena korvaavat alkuperäiset (normaalit);
silmukointikohdissa (eksonien ja intronien risteyksessä) - johtavat merkityksettömien proteiinien translaatioon.

Tällaisten vaurioiden seurausten poistamiseksi on olemassa erityisiä korjausmekanismeja. Sen ydin on poistaa virheellinen DNA-osio ja sitten alkuperäinen palautetaan tähän paikkaan. Vain siinä tapauksessa, että korjausmekanismi ei ole toiminut tai ei ole selvinnyt vauriosta, tapahtuu mutaatio.

Jakso ydin-DNA kahdessa ihmisessä se on lähes 99,9 % identtinen. Vain hyvin pieni osa DNA-sekvenssistä vaihtelee henkilöstä toiseen, mikä tarjoaa geneettistä vaihtelua. Jotkut DNA-sekvenssien erot eivät vaikuta fenotyyppiin, kun taas toiset ovat suoria taudin syitä. Kahden ääripään välillä - muutokset, jotka ovat vastuussa geneettisesti määrätyistä fenotyyppisistä vaihteluista anatomiassa ja fysiologiassa, ruokatoleranssissa, hoitovasteessa tai sivuvaikutukset huumeet, infektioalttius, kasvainalttius ja ehkä jopa vaihtelu erilaisissa persoonallisuuden piirteissä, urheilullisissa kyvyissä ja taiteellisessa lahjakkuudessa.

Yksi tärkeimmistä ihmisgenetiikan käsitteitä ja lääketieteellinen genetiikka - että geneettiset sairaudet ovat vain ilmeisin ja usein äärimmäinen ilmentymä geneettisistä eroista, yksi pää jatkuvasta muutosspektristä harvinaisista sairauksia aiheuttavista muunnelmista useammin esiintyvistä taudeille alttiutta lisäävistä muunnelmista yleisimpiin muutoksiin. joilla ei ole selvää yhteyttä sairauteen.

Ihmisten mutaatioiden tyypit

Mikä tahansa muutos DNA:n nukleotidisekvenssissä tai järjestelyssä. Mutaatiot voidaan luokitella kolmeen luokkaan: ne, jotka vaikuttavat solun kromosomien määrään (genomimutaatiot), muuttavat yksittäisten kromosomien rakennetta (kromosomimutaatiot) ja muuttavat yksittäisiä geenejä (geenimutaatiot). Genomimutaatiot ovat muutoksia ehjien kromosomien lukumäärässä (aneuploidia), jotka johtuvat kromosomien erotteluvirheistä meioosin tai mitoosin aikana.

Kromosomimutaatiot- muutokset, jotka vaikuttavat vain osaan kromosomista, kuten osittaiset päällekkäisyydet, deleetiot, inversiot ja translokaatiot, jotka voivat tapahtua spontaanisti tai johtua siirtyneiden kromosomien epänormaalista segregaatiosta meioosin aikana. Geenimutaatiot ovat muutoksia ydin- tai mitokondriogenomin DNA-sekvenssissä, joka vaihtelee yksittäisestä nukleotidimutaatiosta useiden miljoonien emäsparien laajuisiin muutoksiin. Monen tyyppisiä mutaatioita edustavat erilaiset alleelit yksittäisissä lokuksissa, joissa on yli tuhat erilaista geneettisiä sairauksia, samoin kuin miljoonien DNA-muunnelmien joukossa, joita löytyy koko genomista normaalissa populaatiossa.

Kuvaus erilaisista mutaatioita Se ei ainoastaan lisää tietoisuutta ihmisen geneettisestä monimuotoisuudesta ja ihmisen geneettisen perinnön haavoittuvuudesta, vaan se myös edistää tiedot, joita tarvitaan geneettisten sairauksien havaitsemiseen ja seulomiseen tietyissä riskiperheissä ja joidenkin sairauksien osalta koko väestössä.

Genominen mutaatio, mikä johtaa koko kromosomin katoamiseen tai kaksinkertaistumiseen, muuttaa annosta ja siten satojen tai tuhansien geenien ilmentymistasoa. Samoin kromosomaalinen mutaatio, joka vaikuttaa useimpiin yhteen tai useampaan kromosomiin, voi myös vaikuttaa satojen geenien ilmentymiseen. Pienelläkin geenimutaatiolla voi olla suuria seurauksia riippuen siitä, mihin geeniin se vaikuttaa ja mihin geenin ilmentymisen muutos johtaa. Geenimutaatio koodaavan sekvenssin yksittäisen nukleotidin muutoksen muodossa voi johtaa geeniekspression täydelliseen menetykseen tai proteiinin muodostumiseen, jolla on muuttuneet ominaisuudet.

Jonkin verran DNA muuttuu niillä ei kuitenkaan ole fenotyyppisiä vaikutuksia. Kromosomaalinen translokaatio tai inversio ei välttämättä vaikuta genomin kriittiseen osaan, eikä niillä ole lainkaan fenotyyppisiä vaikutuksia. Mutaatiolla geenin sisällä ei ehkä ole vaikutusta joko siksi, että se ei muuta polypeptidin aminohapposekvenssiä, tai vaikka muuttuisikin, muutos koodatussa aminohapposekvenssissä ei muuta proteiinin toiminnallisia ominaisuuksia. Siksi kaikilla mutaatioilla ei ole kliinisiä seurauksia.

Kaikki kolmenlaisia mutaatioita esiintyy merkittävällä taajuudella monissa eri soluissa. Jos sukusolujen DNA:ssa tapahtuu mutaatio, se voi siirtyä seuraaville sukupolville. Sitä vastoin somaattisia mutaatioita esiintyy satunnaisesti vain osassa tiettyjen kudosten soluja, mikä johtaa somaattiseen mosaiikkiin, jota havaitaan esimerkiksi monissa kasvaimissa. Somaattisia mutaatioita ei voida siirtää seuraaville sukupolville.

Mutaatiot ovat muutoksia solun DNA:ssa. Syntyy ultraviolettisäteilyn, säteilyn (röntgensäteet) jne. vaikutuksen alaisena. Ne ovat perinnöllisiä, toimivat luonnonvalinnan materiaalina Erot modifikaatioista

Geenimutaatiot- yhden geenin rakenteen muutos. Tämä on muutos nukleotidisekvenssissä: pudotus, lisäys, korvaaminen jne. Esimerkiksi A:n korvaaminen T:llä. Syitä - rikkomukset DNA:n kaksinkertaistamisen (replikaation) aikana. Esimerkkejä: sirppisoluanemia, fenyyliketonuria.

Kromosomimutaatiot– kromosomien rakenteen muutos: segmentin menetys, segmentin kaksinkertaistuminen, segmentin kierto 180 astetta, segmentin siirtyminen toiseen (ei-homologiseen) kromosomiin jne. Syyt - rikkomukset ylityksen aikana. Esimerkki: kissan itkuoireyhtymä.

Genomiset mutaatiot- kromosomien lukumäärän muutos. Syyt - rikkomukset kromosomien eroissa.

Polyploidia– useita muutoksia (useita kertoja, esimerkiksi 12 → 24). Sitä ei esiinny eläimissä, kasveissa se johtaa koon kasvuun.
Aneuploidia- muutokset yhdessä tai kahdessa kromosomissa. Esimerkiksi yksi ylimääräinen 21. kromosomi johtaa Downin oireyhtymään (kun kromosomien kokonaismäärä on 47).

Sytoplasmiset mutaatiot- muutokset mitokondrioiden ja plastidien DNA:ssa. Ne välittyvät vain naislinjan kautta, koska. siittiöiden mitokondriot ja plastidit eivät pääse tsygoottiin. Esimerkki kasveista on kirjavaisuus.

Somaattinen- mutaatiot somaattisissa soluissa (kehon solut; edellä mainituista tyypeistä voi olla neljä). Sukupuolisen lisääntymisen aikana ne eivät periydy. Ne tarttuvat vegetatiivisen lisääntymisen aikana kasveissa, orastumisen ja sirpaloitumisen aikana coelenteraateissa (hydrassa).

indusoitunut mutageneesi.

Mutaatioiden kokeellinen saaminen kasveista ja mikro-organismeista ja niiden käyttö jalostuksessa

tehokkailla tavoilla lähdemateriaalin hankkiminen ovat menetelmiä indusoitunut mutageneesi– mutaatioiden keinotekoinen hankkiminen. Indusoitu mutageneesi mahdollistaa sellaisten uusien alleelien saamisen, joita ei löydy luonnosta. Tällä tavalla on saatu esimerkiksi erittäin tuottavia mikro-organismikantoja (antibioottien tuottajia), kääpiökasveja, joilla on lisääntynyt varhaiskasvatus jne. Materiaalina käytetään kokeellisesti saatuja mutaatioita kasveista ja mikro-organismeista keinotekoinen valinta. Tällä tavalla on saatu erittäin tuottavia mikro-organismikantoja (antibioottien tuottajia), kääpiölajikkeita kasveista, joilla on lisääntynyt ennenkypsäisyys jne.

Indusoitujen mutaatioiden aikaansaamiseksi kasveissa käytetään fysikaalisia mutageeneja (gammasäteily, röntgen- ja ultraviolettisäteily) ja erityisesti luotuja kemiallisia supermutageenejä (esimerkiksi N-metyyli-N-nitrosourea).

Mutageenien annos valitaan siten, että enintään 30...50 % käsitellyistä kohteista kuolee. Esimerkiksi käytettäessä ionisoiva säteily tällainen kriittinen annos vaihtelee välillä 1...3 - 10...15 ja jopa 50...100 kiloentgeeniä. Kemiallisia mutageeneja käytettäessä niitä käytetään vesiliuokset konsentraatiolla 0,01 ... 0,2 %; käsittelyaika - 6-24 tuntia tai enemmän.

Käsittelyyn kohdistuu siitepölyä, siemeniä, taimia, silmuja, pistokkaita, sipuleita, mukuloita ja muita kasvinosia. Käsitellyistä siemenistä (silmut, pistokkaat jne.) kasvatetut kasvit on merkitty symbolilla M 1 (ensimmäinen mutanttisukupolvi). SISÄÄN M 1 valinta on vaikeaa, koska suurin osa mutaatiot ovat resessiivisiä eivätkä esiinny fenotyypissä. Lisäksi mutaatioiden ohella kohdataan usein ei-perinnöllisiä muutoksia: fenokopiot, teraatit, morfoosit.

Siksi mutaatioiden eristäminen alkaa klo M 2 (toinen mutanttisukupolvi), kun ainakin osa resessiivisistä mutaatioista ilmenee ja ei-perinnöllisten muutosten säilymisen todennäköisyys pienenee. Tyypillisesti valinta jatkuu 2–3 sukupolvea, vaikka joissakin tapauksissa kestää jopa 5–7 sukupolvea ei-perinnöllisten muutosten lopettaminen (sellaisia ei-perinnöllisiä muutoksia, jotka jatkuvat useiden sukupolvien ajan, kutsutaan pitkäaikaisiksi modifikaatioiksi).

Syntyneet mutanttimuodot joko synnyttävät suoraan uuden lajikkeen (esimerkiksi kääpiötomaatit keltaisilla tai oransseilla hedelmillä) tai niitä käytetään jatkojalostukseen.

Indusoitujen mutaatioiden käyttö jalostuksessa on kuitenkin edelleen rajallista, koska mutaatiot johtavat historiallisesti vakiintuneiden geneettisten kompleksien tuhoutumiseen. Eläimillä mutaatiot johtavat lähes aina elinkelpoisuuden vähenemiseen ja/tai hedelmättömyyteen. Muutamia poikkeuksia ovat silkkiäistoukkien, joiden kanssa tehtiin intensiivistä jalostustyötä auto- ja allopolyploideilla (B.L. Astaurov, V.A. Strunnikov).

Somaattiset mutaatiot. Indusoidun mutageneesin seurauksena saadaan usein osittain mutantteja kasveja (kimeerisiä organismeja). Tässä tapauksessa puhutaan somaattiset (munuais-) mutaatiot. Monet hedelmäkasvilajikkeet, viinirypäleet ja perunat ovat somaattisia mutantteja. Nämä lajikkeet säilyttävät ominaisuutensa, jos ne lisääntyvät vegetatiivisesti, esimerkiksi varttamalla mutageeneilla käsiteltyjä silmuja (pistokkaita) ei-mutanttien kasvien latvaan; tällä tavalla levitetään esimerkiksi siemenettömiä appelsiineja.

Maataloustuotannon tehtäviin kuuluu maailmanlaajuinen vilja-, teollisuus-, vihannes- ja hedelmätuotannon lisääminen.
Näiden ongelmien ratkaiseminen on mahdollista uusien lupaavien, intensiivisten eri viljelykasvien lajikkeiden läsnä ollessa. Uusien intensiivisten lajikkeiden saaminen on mahdollista erityisesti kemiallisten mutageenien avulla.
Mutageenisten tekijöiden vaikutus alkuperäisiin muotoihin lisää mutaatioiden esiintymistiheyttä ja mahdollistaa rikkaimman jalostusmateriaalin luomisen arvokkaiden taloudellisten ominaisuuksien ja ominaisuuksien kompleksilla.
Siten monissa tieteellisissä laitoksissa maassamme ja ulkomailla saatiin uusia lajikkeita fysikaalisten ja kemiallisten mutageenien käytön seurauksena. Nämä ovat kevät- ja talvivehnälajikkeita, joille on ominaista lisääntynyt tuottavuus, vastustuskyky monille sairauksille ja muut hyödylliset ominaisuudet. On myös saatu tomaattilajikkeita, joille on ominaista korkea tuottavuus, korkea maku ja teknologiset ominaisuudet, jotka soveltuvat koneelliseen sadonkorjuuseen.
SISÄÄN Viime aikoina Intensiivisiä tutkimuksia on meneillään myös indusoidusta mutageneesistä teollisessa kalanviljelyssä - karppi, hopeakarppi, kirjolohi. Tällaisten tutkimusten tarkoituksena on määrittää erilaisten kemiallisten mutageenien toiminnan tehokkuus ja ominaisuudet, minkä jälkeen suoritetaan mutanttien valinta lisäselektiota varten.
Mutageeneja tutkitaan myös mikrobiologiassa. Saatiin mutantteja mikro-organismeja, joilla on kyky tuhota kumin valmistuksen jäteveden sisältämiä haitallisia aineita.
On todennäköistä, että uusien menetelmien voima ilmeni erityisen voimakkaasti niiden organismien valinnassa, joissa monilla yksilöillä voidaan saada mutaatioita ja selektiota, mikä mahdollistaa nopean sukupolvenvaihdoksen. Sellaiset olosuhteet havaitaan parhaiten mikro-organismeissa. Monet bakteerit, sienet, antinomykeetit ja muut muodot ovat käytännönläheisiä maatalouden ja lääketieteen kannalta. Mikrobiologisella teollisuudella, joka tarjoaa aminohappoja, vitamiineja, antibiootteja, rasvoja ja muita aineita, on valtavat mahdollisuudet.
Mutaatiovalinta on osoittautunut välttämättömäksi linkiksi tärkeimpien mikro-organismien intensiivisen käytön uudella alalla ihmisen palveluksessa. Säteilyn tai kemiallisten mutageenien vaikutus molekyylirakenteisiin aiheuttaa uusia biokemiallisten prosessien muotoja solussa.
Joten on mahdollista saada mikro-organismien säteilyä ja kemiallisia mutantteja, joilla on "ylisynteesin" ominaisuudet halutulle aineelle. Tällä tavalla penisillien, aktinomykeettien, hiivojen ja muiden alempien sienten ja bakteerien säteily ja kemiallinen valinta on osoittanut mahdollisuuden luoda muotoja, joita aikaisemmin oli käytännössä mahdotonta saada. viljelytekniikat kasvisolut ja monille maatalouskasveille kehitetty kasvien uudistaminen niistä mahdollistaa jo nyt kokeellisen soluvalinnan mahdollisuuksien toteuttamisen eli sen käytön uusien kasvilajikkeiden luomisessa. Luettelo mutanteista, joilla on tärkeitä maatalouden ominaisuuksia ja joiden valinta on mahdollista solutasolla, on melko laaja. Näitä ovat stressitekijöille vastustuskykyiset mutantit, rikkakasvien torjunta-aineet, erilaiset sairaudet, välttämättömien aminohappojen ylituottajat.
Soluvalinnan avulla ratkeavat tutkimussuunnat eivät rajoitu arvokkaan lähdemateriaalin luomiseen. Solujen valintamenetelmät ovat useiden teknologioiden taustalla soluviljelmien teolliseen viljelyyn, jotka ovat taloudellisesti tuottajia merkittäviä aineita. Nämä tutkimusalueet ovat tärkeitä myös mutageneesin, genetiikan, molekyylibiologia, kasvien fysiologia ja biokemia. Kiitokset uusi teknologia on saatu lukuisia solulinjoja ja kasveja, joita käytetään laajasti lähtöaineina teoreettinen tutkimus. Niiden avulla eristettiin kasveissa aiemmin tuntemattomia mutantteja sekä ensimmäisiä antibiooteille resistenttejä mutantteja.
Geenitekniikan saavutusten soveltaminen maataloudessa on erittäin laaja. Tämä on elintarvike- ja rehuproteiinin tuotantoa, haitallisten aineiden hävittämistä ympäristöön, jätteettömien tuotantoteknologioiden luominen, biokaasun tuotanto, erittäin tuottavien eläinrotujen jalostus, uusia kasvilajikkeita, jotka kestävät sairauksia, rikkakasvien torjunta-aineita, hyönteisiä ja stressiä.

Mutaatiot ovat ensisijaisia muutoksia, joille evoluutio ja valinta rakentuvat. Mutaatioiden luonnollinen ilmentymä on prosessi, joka tapahtuu jatkuvasti kaikissa organismeissa. Se perustuu muutoksiin geenien kemiassa, erilaisiin rakenteellisiin muutoksiin kromosomissa, muutoksiin kromosomien lukumäärässä.
Mutaatiovaihtelu on kaiken valinnan lähdemateriaalin taustalla, koska alkuperäinen, primaarinen perinnöllinen monimuotoisuus syntyy vain mutaatioiden perusteella. Kyky hallita mutaatioprosessia johtaa vakavimpiin muutoksiin koko valinnan lähtöaineen ongelmassa.
Mutaatioprosessia voidaan ohjata eri tavoin. Toisaalta yleisten vaihteluprosessien voimakas kasvu johtaa suurissa määrissä geenien ja kromosomien maksimaalinen monimuotoisuus. Toisella puolella, välttämätön käyttää sellaisia tekijöitä, jotka voivat aiheuttaa tietyn mutaation. Tässä tapauksessa on mahdollista hallita mutaatioprosessia eri tavalla, mikä aiheuttaa rajoitetun piirin välttämättömiä mutaatioita, ja lopulta saada vain tarvittavat mutaatiot.
Luonnollinen mutaatioprosessi riippuu ulkoisista tekijöistä. Ympäristötekijät muodostavat perustan syntymiselle luonnolliset mutaatiot. Mutaatioiden esiintymistiheys luonnollisessa ympäristössä voi lisääntyä lämpötilan, ultraviolettivalon, ionisoivien mittausten, kemiallisten mutageenien vaikutuksesta.
Nyt on mahdollisuus puuttua asiaan ympäristötekijöitä käyttäen kemiallinen rakenne geenit, aiheuttaen minkä tahansa halutun määrän geenien ja kromosomien mutaatioita. Tämä ratkaisee valinnan lähdemateriaalin ongelman uudella tavalla. Indusoidun mutageneesin menetelmät täydentävät pohjimmiltaan kaikkia muita lähdemateriaalin opin osia. Vasta tiukan valinnan ja joissakin tapauksissa jopa risteyttämisen jälkeen mutaatiot voivat synnyttää uusia lajikkeita. Itse valinta suoritetaan klassisilla geneettisillä menetelmillä, koska mutaatiot ovat vain raaka-ainetta lajikkeen luomiseen.
Luonnollinen mutaatioprosessi on lajien evolutionaarisen muuntumisen perusta, ja jalostus on kautta aikojen ollut valinnan perusta kasvilajikkeiden luomisessa. Luonnollisen ja keinotekoisen valinnan seurauksena perinnölliset muutokset - mutaatioita sopeutumis- tai taloudellisesta arvostaan riippuen, ovat kiinteät sukupuolisen tai kasvullisen lisääntymisen aikana tai eivät ole alttiita mutaatioille tai geneettisille muutoksille ympäristön muutosten vaikutuksesta.
Luonnollisten ja indusoitujen mutaatioiden rooli kasvinjalostuksessa, mikrobiologiassa, biotekniikassa on suuri, mikä on perusta maataloustuotannon menestyksekkäälle kehittämiselle.

6. Polyploidit: polyploidien tyypit ja niiden käyttö jalostuksessa.

Polyploidia. Kuten tiedätte, termiä "polyploidia" käytetään viittaamaan monenlaisiin ilmiöihin, jotka liittyvät solujen kromosomien lukumäärän muutokseen.

Autopolyploidia on saman kromosomijoukon (genomin) toistuva toistuminen solussa. Autopolyploidiaan liittyy usein solukoon, siitepölyjyvien ja organismien kokonaiskoon kasvu. Esimerkiksi triploidihaapa saavuttaa jättimäisiä kokoja, on kestävää ja sen puu on lahoavaa. Viljelykasveista sekä triploidit (banaanit, tee, sokerijuurikkaat) että tetraploidit (ruis, apila, tattari, maissi, viinirypäleet sekä mansikat, omenapuut, vesimelonit) ovat yleisiä. Joitakin polyploidisia lajikkeita (mansikat, omenapuut, vesimelonit) edustavat sekä triploidit että tetraploidit. Autopolyploideille on ominaista korkea sokeripitoisuus, korkea vitamiinipitoisuus. Polyploidian positiiviset vaikutukset liittyvät saman geenin kopioiden lukumäärän lisääntymiseen soluissa ja vastaavasti entsyymien annoksen (pitoisuuden) kasvuun. Autopolyploidit ovat pääsääntöisesti vähemmän hedelmällisiä kuin diploidit, mutta hedelmällisyyden laskua kompensoi yleensä hedelmäkoon kasvu (omena, päärynä, viinirypäle) tai tiettyjen aineiden (sokerit, vitamiinit) pitoisuudet. Samanaikaisesti joissakin tapauksissa polyploidia johtaa fysiologisten prosessien estoon, varsinkin kun korkeat tasot ploidia. Esimerkiksi 84 kromosomin vehnä on vähemmän tuottavaa kuin 42 kromosomin vehnä.

Allopolyploidia on erilaisten kromosomisarjojen (genomien) yhdistelmä solussa. Usein allopolyploideja saadaan etähybridisaatiolla eli risteyttämällä eri lajeihin kuuluvia organismeja. Tällaiset hybridit ovat yleensä steriilejä (niitä kutsutaan kuvaannollisesti "kasvimuuleiksi"), mutta kaksinkertaistamalla kromosomien lukumäärä soluissa, niiden hedelmällisyys (hedelmällisyys) voidaan palauttaa. Tällä tavalla saatiin hybridejä vehnästä ja rukiista (ruisvehnästä), kirsikkaluumusta ja oranssista, mulperipuusta ja mandariinista.

Jalostuksen polyploidia käytetään seuraavien tavoitteiden saavuttamiseen:

Saadaan erittäin tuottavia muotoja, jotka voidaan ottaa suoraan tuotantoon tai käyttää materiaalina jatkovalinnassa;

Lajien välisten hybridien hedelmällisyyden palauttaminen;

Haploidisten muotojen siirtyminen diploidiselle tasolle.

Koeolosuhteissa polyploidisten solujen muodostumista voi aiheuttaa altistuminen äärimmäisille lämpötiloille: alhaisille (0 ... +8 ° C) tai korkeille (+38 ... + 45 ° C) sekä organismien tai niiden osat (kukat, siemenet tai kasvinidut, munat tai eläinalkiot) mitoottisten myrkkyjen vaikutuksesta. Mitoottisia myrkkyjä ovat: kolkisiini (syksyn colchicumin alkaloidi - tunnettu koristekasvi), kloroformi, kloraalihydraatti, vinblastiini, asenafteeni jne.

7. Lähdemateriaalin luokitus.

Valintatyö alkaa lähdemateriaalin valinnalla, josta, kuten N. I. Vavilov uskoi, valintatyön onnistuminen ensisijaisesti riippuu.
Jalostuksen lähtöaineena ovat viljellyt ja luonnonvaraiset kasvimuodot, joita käytetään uusien lajikkeiden jalostukseen.
Lähtöaineina käytetään: 1) kasvimuotoja ja -lajikkeita, joita esiintyy laajasti luonnossa; 2) kasvimuodot, jotka syntyvät juuri valintaprosessissa hybridisaation kautta ja erilaisten ulkoisten olosuhteiden keinotekoisen vaikutuksen alaisena,
Nykyaikaisessa jalostuksessa käytetään seuraavia päätyyppejä ja menetelmiä lähdemateriaalin hankkimiseksi.
I. Luonnolliset populaatiot. Näitä ovat luonnonvaraiset muodot, paikalliset viljelykasvien lajikkeet ja näytteet maailman maatalouskasvien kokoelmasta.
II. hybridipopulaatiot. Hybridipopulaatioita on kahta tyyppiä: 1) lajinsisäiset, jotka saadaan saman lajin lajikkeiden ja muotojen risteyttämisen tuloksena; 2) luotu risteyttämällä eri kasvilajeja ja -sukuja (lajienvälisiä ja geneerisiä).
III. Itsepölyttävät linjat (inkubointilinjat). Ne toimivat tärkeänä lähtöaineen lähteenä ristipölytyskasvien jalostuksessa. Ne saadaan näiden kasvien toistuvalla pakko-itsepölytyksellä. Parhaat linjat risteytetään keskenään tai lajikkeiden kanssa heteroottisten hybridien luomiseksi, jolloin saadaan hybridisiemeniä, joita käytetään yhden vuoden. Itsepölytyslinjoista saadut hybridit, toisin kuin perinteiset hybridilajikkeet, on lisättävä vuosittain.
IV. Keinotekoiset mutaatiot ja polyploidiset muodot. Tämäntyyppinen lähdemateriaali syntyy altistamalla kasvit erilaisille säteilytyypeille, kemikaalit, lämpötila ja muut mutageeniset aineet.
Erilaisten lähdemateriaalien merkitys valinnan kehityksen historiassa ja tällä hetkellä ei ole sama. Monien vuosisatojen ajan sen ainoa laji oli luonnolliset populaatiot. Sitten genetiikka perusteli teoreettisesti hybridisaation käyttöä. Tämän menetelmän käyttö käytännön valinnassa alkoi maassamme 1920-luvulla. 30-luvulta. hybridisaatiosta on tulossa yhä tärkeämpi menetelmä lähdemateriaalin luomiseksi, ja tällä hetkellä lajinsisäinen hybridisaatio on sen päämenetelmä lähes kaikkien viljelmien kanssa työskennellessä. Huolimatta etähybridisaation valtavista vaikeuksista, sitä käytetään laajalti myös lähtöaineen luomiseen useiden tärkeiden maatalouskasvien valinnassa.
Mutaatiot ja polyploidiset muodot ovat uusia lähdemateriaalin lähteitä, joiden käyttö laajenee vuosi vuodelta ja antaa joidenkin kulttuurien kanssa työskennellessään käytännössä arvokkaita tuloksia. Keinotekoinen valinta on ollut ja on edelleen tärkein valintamenetelmä. Valintaprosessi sisältää kuitenkin kaksi toimintaryhmää: lähtömateriaalin arviointi ja valittujen organismien tai niiden osien selektiivinen lisääntyminen (lisääntyminen). Tarkastellaanpa esimerkkinä menetelmiä lähdemateriaalin arvioimiseksi kasveja käyttäen.

Valintaprosessissa materiaali arvioidaan sen taloudellisen ja biologisia ominaisuuksia, jotka ovat valinnan kohteena. Mutta riippumatta kohteen ominaisuuksista ja valintatehtävistä, materiaali arvioidaan seuraavien kriteerien mukaan:

Tietty kehitysrytmi, joka vastaa maaperää ja ilmasto-olosuhteita, joissa lajikkeen jatkokäyttöä suunnitellaan;

Korkea potentiaalinen tuottavuus korkealla tuotteiden laadulla;

Fysikaalisten ja kemiallisten ympäristötekijöiden haitallisten vaikutusten kestävyys (pakkasenkestävyys, talvenkestävyys, lämmönkestävyys, kuivuudenkestävyys, kestävyys erilaisille kemiallisille saasteille);

Vastustuskyky sairauksia ja tuholaisia vastaan (immuniteetin perusteella arvioituna);

Herkkyys maatalousteknologiaan.

Ihannetapauksessa lajikkeen ei tulisi vastata yksittäisiä vaatimuksia, vaan niiden monimutkaisuutta. Käytännössä tämä osoittautuu kuitenkin usein mahdottomaksi, ja siksi eri linjoista (klooneista) koostuvien sävellysten luominen perinnöllisiä ominaisuuksia, pidetään nopeimpana ja luotettavimpana tapana lisätä agroekosysteemien yleistä kestävyyttä. On todistettu, että geneettisesti heterogeenisissä järjestelmissä on yksilöiden kompensaatiovuorovaikutuksia, joilla on erilaiset kasvu- ja kehitysominaisuudet, herkkyys ympäristötekijöiden, sairauksien ja tuholaisten dynamiikalle.

Aineiston arviointi suoritetaan kaikissa ontogenisoinnin vaiheissa, koska eri ikätiloissa esiintyy erilaisia merkkejä. Tässä tapauksessa materiaali arvioidaan suoraan, yhtä hyvin kuin epäsuorat todisteet. Esimerkiksi talviviljojen ja perennojen talvikestävyyttä arvioitaessa tärkein suora indikaattori on kokonaisjäätymisaste pisteinä. Samalla talvikestävyyttä voidaan arvioida määrittämällä solumehlan sokeripitoisuudet. Tämä indikaattori on epäsuora. Arviointia epäsuorien todisteiden perusteella pidetään vähemmän tarkana, mutta joissain tapauksissa siitä tulee kätevää ja jopa väistämätöntä, esimerkiksi:

Jos suorien ja epäsuorien merkkien välillä on korkea ja vakaa korrelaatio;

Jos suoria merkkejä ilmenee vain tiettyinä vuosina (epätavallisen kuiva, sateinen ...);

Jos suoria merkkejä ilmaantuu ontogeneesin myöhemmissä vaiheissa;

Jos suorille merkeille on ominaista suuri modifikaatiovaihtelu.

Jalostusmateriaalin arvioinnissa käytetään kenttä-, laboratorio- ja laboratorio-kenttämenetelmiä.

Kenttämenetelmät antaa luotettavimmat tulokset, koska materiaali arvioidaan luonnollisissa olosuhteissa suorilla merkeillä. Kenttämenetelmien käyttö ei kuitenkaan aina ole mahdollista. Esimerkiksi yksivuotisten taimien pakkaskestävyyden arvioimiseksi tarvitaan pakkas lumeton talvi; jos tällaista talvea ei ollut tiettynä vuonna, niin materiaali jää ilman arviointia. Samoin immuniteetin arviointi luonnollista tartuntaa vastaan voidaan tehdä vain vuosina, jolloin tautien tai tuholaisten esiintyvyys on korkea.

Laboratoriomenetelmät antaa sinun muuttaa ympäristötekijöiden porrastusta kokeilijan tahdon mukaan. Esimerkiksi versojen vaurioitumista simuloidaan karsimalla. Joissakin tapauksissa kokeellisten menetelmien käyttö vaatii kuitenkin erikoislaitteita; esimerkiksi kylmäkestävyystutkimukset vaativat pakastimet, joissa on voimakkaat valonlähteet.

Laboratorio- ja kenttämenetelmät yhdistää varsinaisten kenttä- ja laboratoriomenetelmien edut ja haitat.

Erikoisryhmässä ovat provosoivia menetelmiä, jonka avulla se luodaan keinotekoisesti provosoiva tausta, eli edellytykset tunnistaa kasvien suhde epäsuotuisiin fysikaalis-kemiallisiin ja bioottiset tekijät. Provokatiivisten menetelmien voimakkuuden tulisi olla optimaalinen. Jos provosoiva tausta on liian heikko, ei-toivotun ominaisuuden ilmenemistä ei voida taata, ja jos tausta on liian ankara, tämän tekijän vaikutukselle riittävän vastustuskykyiset kasvit voidaan hylätä.

Provokatiivisiin menetelmiin kuuluu tarttuvan taustan luominen jalostuksen aikana vastustuskykyä tuholaisia ja tauteja vastaan. Tämä valinnan suunta on erittäin tärkeä ja samalla erittäin vaikea, joten tarkastellaan sitä yksityiskohtaisemmin.

Jalostusmateriaalin sairauksien ja tuholaisten kestävyyden arviointi

Tiedetään, että ihmiset antavat vähintään 25 prosenttia maataloustuotteista kunnianosoituksena taudeille ja tuholaisille. Näiden hävikkien vähentämiseksi käytetään jatkuvasti kasvavia annoksia torjunta-aineita: fungisidejä, hyönteismyrkkyjä, punkkimyrkkyjä jne. On selvää, että torjunta-aineilla saatuja tuotteita ei voida pitää ihmisille vaarattomina, ja torjunta-aineiden käyttö ei pelkästään vähennä agroekosysteemien vakautta, vaan myös häiritsee viereisten ekosysteemien rakennetta. Siksi immuniteetin valinta, ts. vastustuskyky sairauksia ja tuholaisia vastaan on ehkä tärkein osa jalostusprosessia. Koskemattomuuden opin perusta loi N.I. Vavilov.

Taudin kehittymiseen vaikuttavat ympäristötekijät, jotka luovat olosuhteet tartunnalle ja taudinaiheuttajan leviämiselle. Näiden olosuhteiden tunteminen antaa sinun luoda parhaat provosoivat taustat sairastuneiden kasvien tunnistamiseen ja teurastukseen. Esimerkiksi monien sairauksien ilmenemistä helpottaa monokulttuuri sekä lyhytkiertoisten viljelykiertojen käyttö.

Kasvien resistenssin tai epävakauden tunnistamiseksi tietylle taudinaiheuttajarodulle luodaan tarttuva tausta infektoimalla kasveja keinotekoisesti tällä rodulla. Kasvien vastustuskyky tai herkkyys taudinaiheuttajalle on seurausta kahden geenipoolin - kasvin ja taudinaiheuttajan - yhteisevoluution (konjugoidun evoluution) seurauksena. Mitä suurempi näiden geenipoolien monimuotoisuus on, sitä suurempi on uusien patogeenirotujen muodostumisnopeus. Tämän seurauksena uusien rotujen muodostuminen patogeenisissä organismeissa etenee voimakkaimmin jalostuslaitosten olosuhteissa, joissa kasvien genotyyppejä ja patogeenien genotyyppejä on eniten. Tämän seurauksena äskettäin luotu lajike, jolla on immuniteetti tälle taudinaiheuttajalle, menettää vastustuskykynsä muutaman vuoden kuluttua. Tämän ei-toivotun vaikutuksen estämiseksi voidaan suositella seuraavia olosuhteita.

1. Luo uudet kokoelmaistutukset riittävän etäisyydelle tämän lajin luonnollisista istutuksista, ja kulttuurikierrossa ei saa olla läheisiä lajeja edeltäjien joukossa.

2. Luo hajautettuja kokoelmia, eli kasvattaa kasviryhmiä, jotka ovat mahdollisesti vastustuskykyisiä tietylle taudinaiheuttajalle spatiaalisesti eristyksissä suhteessa muihin vastaaviin ryhmiin.

8. Etähybridisaatio. Hybridien saamisen vaikeudet Viljakasvien jalostuksen erityispiirteet: jalostusprosessin kaavio.

Nykyaikaisessa jalostuksessa käytetään monia menetelmiä, jotka perustuvat useiden tieteiden viimeisimpiin saavutuksiin: genetiikka, sytologia, kasvitiede, eläintiede, mikrobiologia, agroekologia, biotekniikka, tietotekniikat jne. (Joitakin niistä käsitellään luennolla "Genetiikka biotekniikan tieteellisenä perustana"). Tärkeimmät erityiset valintamenetelmät ovat kuitenkin edelleen olemassa hybridisaatio Ja keinotekoinen valinta.

Hybridisaatio

Eri genotyyppien organismien risteyttäminen on tärkein menetelmä uusien ominaisuuksien yhdistelmien saamiseksi. Joskus hybridisaatio on tarpeen, esimerkiksi ehkäisemiseksi sisäsiitos masennus. Sukusiitosmasennus ilmenee läheisesti liittyvänä risteytyksenä ja ilmenee tuottavuuden ja elinvoiman (vitality) laskuna. Sukusiitosmasennus on heteroosin vastakohta (katso alla).

On olemassa seuraavan tyyppisiä ristejä:

spesifiset risteykset- risteytys erilaisia muotoja lajin sisällä (ei välttämättä lajikkeita ja rotuja). Lajinsisäiset risteytykset sisältävät myös eri ekologisissa olosuhteissa ja/tai eri maantieteellisillä alueilla elävien saman lajin organismien risteytykset ( ekologisesti maantieteelliset risteykset). Lajinsisäiset risteykset ovat useimpien muiden risteytysten taustalla.

läheisesti liittyvät ristit induktio kasveissa ja sisäsiitos eläimissä. Käytettiin saamaan puhtaat linjat.

Interline-ristit- puhtaiden linjojen edustajat risteytetään (ja joissakin tapauksissa eri lajikkeet ja rodut). Linjojen välisiä risteyksiä käytetään tukahduttamaan sukusiitosmasennusta sekä saamaan aikaan heteroosin vaikutus (katso alla). Linjojen välinen risteytys voi toimia itsenäisenä jalostusprosessin vaiheena, mutta viime vuosikymmeninä interline-hybridit ( ristit tai ensimmäisen sukupolven hybridejä F1) käytetään yhä enemmän kaupallisten tuotteiden valmistukseen.

Takaisinristeytykset (takaristit) ovat hybridien (heterotsygoottien) risteytymiä vanhempien muotojen (homotsygoottien) kanssa. Esimerkiksi heterotsygoottien risteytyksiä hallitsevien homotsygoottisten muotojen kanssa käytetään estämään resessiivisten alleelien fenotyyppinen ilmentyminen.

Analysoi risteyksiä(ne ovat eräänlaisia takaristeyksiä) ovat hallitsemattomien muotojen, joiden genotyyppi on tuntematon, ja resessiivis-homotsygoottisten testilinjojen risteyksiä. Tällaisia risteyksiä käytetään jälkeläisten tuottajien analysointiin: jos risteytysten analysoinnin tuloksena ei tapahdu halkeilua, niin hallitseva muoto on homotsygoottinen; jos havaitaan jakautuminen 1:1 (1 osa yksilöitä, joilla on hallitsevia piirteitä: 1 osa yksilöitä, joilla on resessiivisiä piirteitä), niin hallitseva muoto on heterotsygoottinen.

Kyllästyvät (korvaus)ristit Ne ovat myös eräänlainen backcross. Useilla takaisinristeytyksillä alleelien (kromosomien) selektiivinen (differentiaalinen) substituutio on mahdollista, esimerkiksi ei-toivotun alleelin säilyttämisen todennäköisyyttä voidaan asteittain vähentää.

kaukaiset risteykset- lajien välinen ja geneerinen. Yleensä etähybridit ovat steriilejä ja niitä lisätään vegetatiivisesti; hybridien hedelmättömyyden voittamiseksi käytetään kromosomien lukumäärän kaksinkertaistamista, jolloin saadaan amfidiploidisia organismeja: ruis-vehnähybridit (ruisvehnä), vehnä-sohva-ruohohybridit.

Somaattinen hybridisaatio on fuusioon perustuva hybridisaatio somaattiset solut täysin erilaisia organismeja. Somaattista hybridisaatiota käsitellään tarkemmin luennolla "Genetiikka biotekniikan tieteellisenä perustana".

heteroosi. Hybridisaation aikana se usein ilmenee heteroosi– hybridin vahvuus, erityisesti ensimmäisen sukupolven hybrideissä. Heteroosin mekanismeja ymmärretään vielä huonosti. Kaksi heteroositeoriaa ovat suosituimpia: dominanssiteoria ja ylivallan teoria. Dominanssiteoria perustuu ajatukseen, että kun homotsygootit risteytetään ensimmäisen sukupolven hybrideissä, epäsuotuisat resessiiviset alleelit siirtyvät heterotsygoottiseen tilaan: AAbb × aaBB → AaBb; Sitten AaBb>AAbb, AaBb>aaBB. Ylidominanssiteoria viittaa heterotsygoottien lisääntyneeseen konstitutiiviseen (yleiseen) kuntoon verrattuna mihin tahansa homotsygootista: aa>AA Ja aa>aa. Heteroosista on myös monimutkaisempia ajatuksia, esimerkiksi V.A.:n heteroositeoria. Strunnikova; tämän teorian ydin on, että puhtaissa linjoissa kerääntyy muuntajageenejä, jotka tukahduttavat tiettyjen alleelien ei-toivottuja vaikutuksia; ylittäessään erilaisia puhtaita linjoja, jokainen niistä tuo omansa modifioivien geenien kompensoiva kompleksi, joka tehostaa haitallisten alleelien suppressiota.

Joissakin tapauksissa on mahdollista säilyttää saadut genotyypit ja siten korjata heteroosi, esimerkiksi kun kasveja lisätään vegetatiivisesti. Heteroosin vaikutus säilyy myös siirrettäessä diploidisia heteroottisia hybridejä polyploidiselle tasolle.

Eri lajeihin ja sukuihin kuuluvien organismien risteytymistä kutsutaan kaukainen hybridisaatio.

Kaukohybridisaatio on jaettu lajien välinen Ja geneerinen. Esimerkkejä lajien välisestä hybridisaatiosta ovat pehmeän vehnän risteyttäminen durumilla, auringonkukan risteyttäminen maa-artisokalla, kauran kylvö bysanttilaisen kauran kanssa jne. Vehnän risteyttäminen rukiin, vehnän vehnänurmen kanssa, ohran risteyttäminen elimusin kanssa ja muut ovat geneerisiä hybridisaatioita. Kaukohybridisaation tarkoituksena on luoda kasvimuotoja ja -lajikkeita, joissa yhdistyvät eri lajien ja sukujen ominaisuudet ja ominaisuudet. Käytännössä ja teoreettisessa mielessä se on poikkeuksellisen kiinnostava, koska etäiset hybridit erottuvat hyvin usein lisääntyneestä kasvu- ja kehityskapasiteetista, suurista hedelmistä ja siemenistä, talvikestävyydestä ja kuivuudenkestävyydestä.

Kaukohybridisaation merkitys taudeille ja tuholaisille vastustuskykyisten lajikkeiden kehittämisessä on suuri.

Etähybridisaatiolla on yli kahden vuosisadan historia. Ensimmäisen etähybridin kahden tupakkatyypin välillä hankittiin vuonna 1760 I. Kelreuterin toimesta. Siitä lähtien etähybridisaation ongelma on jatkuvasti kiinnittänyt monien merkittävien kasvitieteilijöiden, geneetikkojen ja kasvattajien huomion ympäri maailmaa. Suuren panoksen etähybridisaation teorian ja käytännön kehittämiseen antoi I. V. Michurin, joka loi tämän menetelmän perusteella iso luku uusia hedelmäkasvien lajikkeita ja muotoja.

Kaukohybridisaation yhteydessä kohdataan suuria vaikeuksia. Ne liittyvät eri lajien ja sukujen huonoon risteyttävyyteen tai risteytymättömyyteen sekä tuloksena olevien ensimmäisen sukupolven hybridien steriiliyteen.

IV Michurin ehdotti useita menetelmiä kasvien ei-risteytymisen voittamiseksi etähybridisaatiolla. Hän käytti siitepölyseosta hankkiessaan hybridejä omenan ja päärynän, kirsikka- ja lintukirsikka, kvitteni ja päärynä, aprikoosi ja luumu välillä. Ilmeisesti erilaisten siitepölyn vapautuminen, joka levitetään emokasvin kukkien leimakkeisiin, edistää pölyttäjälajien siitepölyn itämistä.

Joissakin tapauksissa isäkasvin siitepölyn itämistä stimuloitiin lisäämällä emokasvin siitepölyä. Joten risteyttäessään ruusun villiruusun kanssa I. V. Michurin ei voinut saada siemeniä. Kun ruusun siitepölyä lisättiin ruusunmarjan siitepölyyn, muodostui siemeniä ja niistä kasvoi hybridikasveja.

Talven kestävien persikkalajikkeiden kehittämiseksi I. V. Michurin päätti risteyttää viljellyt persikkalajikkeet talvenkestävän villimantelipavun kanssa. Mutta hän ei onnistunut saamaan siemeniä tällaisesta risteyksestä. Sitten hän suoritti papukasvin taimien alustavan risteyttämisen Daavidin villiperskan kanssa. Tuloksena oli hybridi, jota hän kutsui välittäjäksi. Sillä oli riittävä talvikestävyys ja se risteytyi helposti persikkalajikkeiden kanssa. Tätä vaiheittaista risteytysmenetelmää eri kasvilajien hybridisaatiossa kutsutaan välittäjämenetelmäksi.

Kaukohybridisaation yhteydessä risteytykset suoritetaan suuressa mittakaavassa, koska pienellä määrällä pölytettyjä kukkia voi syntyä väärinkäsitys tiettyjen kasvilajien tai sukujen risteytymättä jättämisestä. Ensimmäisen sukupolven lajienväliset ja geneeriset hybridit ovat pääsääntöisesti steriilejä tai niillä on erittäin alhainen hedelmällisyys, vaikka niiden kasvuelimet voivat olla hyvin kehittyneitä.

Syyt kaukaisten risteytysten ensimmäisen sukupolven hybridien hedelmättömyyteen ovat seuraavat:

generatiivisten elinten alikehittyneisyys. Useimmiten miehen generatiiviset elimet - ponnet - ovat alikehittyneitä, joskus niitä ei edes avata. Usein steriilit ja naisen sukuelimet;
meioosihäiriö. Sukusolujen muodostumisessa eri lajien kromosomien huono tai virheellinen konjugaatio on mahdollista. Tässä tapauksessa kaksi tapausta on mahdollista.

1. Ristetyt lajit ovat eri numero kromosomit. Esimerkiksi laji A (2n=14) risteytetään lajin B kanssa (2n=28). Ensimmäisen sukupolven hybrideissä kromosomien lukumäärä on 21. Gametogeneesin aikana muodostuu 7 paria bivalentteja ja 7 univalentteja. Yksiarvoiset kromosomit jakautuvat epätasaisesti tuloksena olevien sukusolujen välillä. Tässä tapauksessa muodostuu sukusoluja, joilla on erilainen määrä kromosomeja - 7 - 14.

2. Ristikkäisillä lajeilla on sama määrä kromosomeja, mutta niiden rakenteellisista eroista johtuen niiden välinen konjugaatio voi häiriintyä. Meioosin aikana, kuten ensimmäisessä tapauksessa, ei-homologiset kromosomit eroavat väärin. Tämän ilmiön seurauksena havaitaan myös hybridien enemmän tai vähemmän selvä steriiliys.

Ensimmäisen sukupolven etäisten hybridien hedelmättömyyden voittamiseksi käytetään seuraavia menetelmiä.

1. Toisen vanhemman siitepölyn pölyttämä. Tämä on yksi yleisimmin käytetyistä menetelmistä, useimmissa tapauksissa se antaa hyvät tulokset. Sen haittapuoli on sen vanhemman ominaisuuksien ja ominaisuuksien palauttaminen, jonka siitepölyä käytettiin uudelleenpölyttämiseen seuraavissa hybridisukupolvissa.

2. Pölytys ensimmäisen sukupolven kasvien siitepölyllä. Suurella työmäärällä ja erilaisilla vanhempainmuodoilla ensimmäisen sukupolven hybridien joukossa on yleensä vähän kasveja, joilla on hedelmällistä siitepölyä. Niitä käytetään saman sukupolven steriilien kasvien pölytykseen. Samaan aikaan paluu vanhempien muotojen piirteisiin on paljon heikompaa.

3. Itävien siementen käsittely kolkisiiniliuoksella kromosomien määrän kaksinkertaistamiseksi. Tämä menetelmä mahdollistaa suuren määrän hedelmällisiä amfidiploidisia muotoja, joissa on tasapainoinen määrä kromosomeja.

9. Tehtävät, yhtenäisen jalostus- ja siementuotantojärjestelmän päälinkkien organisointi maassa.

Jalostus ja siementuotanto maassamme tapahtuu yhden keskitetyn pohjalta valtion järjestelmä, jossa yhdistyvät uusien lajikkeiden jalostus (valikointi), testaus (valtion lajiketestaus) ja kaavoitus, niiden massalisäys säilyttäen biologiset ja tuotantoominaisuudet (varsinainen siementuotanto), sadonkorjuu ja lajikeominaisuuksien (hyväksyntä) ja kylvö (siemenvalvonta) ominaisuuksien seuranta siemenistä.

Valinta- ja siementuotantojärjestelmän päälinkit ja niiden tehtävät voidaan esittää seuraavasti.

1. Valinta- uusien lajikkeiden jalostus jalostuskeskuksissa ja muissa tutkimuslaitoksissa.

2. Lajiketestaus ja kaavoitus- Valtion viljelykasvien lajikekoetoimikunnan lajikepalojen lajikkeiden ja hybridien objektiivinen kokonaisarviointi ja niiden tuotantokäyttöön tarkoitettujen alueiden perustaminen.

3. siementen tuotanto- lajikkeiden ja hybridien massalisäys säilyttämällä niiden lajike- ja satoominaisuudet. Eliittisiementen tuotanto ja I lisääntyminen tutkimuslaitoksissa, maatalousyliopistojen koulutustiloilla ja myöhemmät jäljennökset erikoistuneilla siementiloilla, siemenprikaateissa sekä kolhoosien ja valtiontilojen osastoilla.

4. Lajikkeiden siementen hankinta ja myynti- siementilojen ja hankintaorganisaatioiden suorittama lajikkeiden siementen hankinta, varastointi ja myynti. Tarvittavien vakuutusten ja siirrettävien (talvikasvien) siemenrahastojen luominen valtion varoihin.

5. Lajikkeen ja siementen valvonta- siementen lajikkeiden ja siementen ominaisuuksien todentaminen kaikilla tiloilla ja siemenvalvontatarkastukset.

Siten siementuotantotyötä tehdään vuonna yhteinen järjestelmä jalostukseen ja siementuotantoon, mutta jälkimmäisellä on samalla oma järjestelmänsä.

siemenjärjestelmä- tämä on joukko toisiinsa liittyviä tuotantoyksiköitä, jotka valtion suunnitelman mukaisesti tarjoavat maan tarpeen minkä tahansa viljelykasvin tai viljelykasvien ryhmien korkealaatuisille lajikkeen siemenille. Siemenviljelyjärjestelmä ohjaa siementen lajike- ja kylvöominaisuuksia, sen tehtävänä on korjata ja toimittaa laadukkaita lajikkeen siemeniä kaikille kolhoosi- ja valtiontiloille.

Siemenjärjestelmä on erotettava siemenjärjestelmästä.

Siemenjärjestelmä- tämä on ryhmä taimitarhoja ja siemenkasveja, joissa lajikkeen lisääntymisprosessi suoritetaan tietyssä järjestyksessä, valinnan ja lisääntymisen avulla. Samassa siementuotantojärjestelmässä tämä työ voidaan suorittaa eri suunnitelmien mukaan. Siementuotantojärjestelmä järjestää lajikkeiden siementen tuotannon, kun taas siementuotantojärjestelmä määrittelee menetelmät ja menetelmät. menetelmät, joilla varmistetaan lajike- ja satolaatuisten siementen viljely.

Tietyn viljelykasvin tai viljelykasvien lajikkeiden siementen tuotannon järjestäminen rakennetaan ottaen huomioon useita tekijöitä: sadon biologiset ominaisuudet, sen tuotannossa käyttämä ala, kylvörehu ja -sato, organisatoriset ja tekniset olosuhteet. , jne.

Vuonna 1976 otettiin käyttöön seuraava viljan, öljysiementen ja yrttien siementuotantojärjestelmä. Uusia lajikkeita synnyttävät tieteelliset tutkimuslaitokset tarjoavat alkusiemenmateriaalia kaavoitetuille ja lupaaville lajikkeille tieteellisten tutkimuslaitosten koetuotantotilojen sekä maatalousyliopistojen ja teknillisten oppilaitosten koulutus- ja koetiloihin Neuvostoliiton valtion maatalousteollisuuden määräämässä määrin.

Tieteellisten tutkimuslaitosten kokeelliset tuotantotilat sekä maatalousyliopistojen ja teknillisten korkeakoulujen koulutus- ja koetilat tuottavat eliitti- ja I-jäljitelmiä kaavoitettavista ja lupaavista lajikkeista kooltaan, jotka vastaavat erikoistuneiden siementilojen, siemenprikaatien ja suurten kolhoosien osastojen tarpeita. ja valtion tilat lajikkeen vaihtamiseen ja uudistamiseen.

10. Lajikkeen käsite. Lajiketyypit alkuperän ja luomismenetelmien mukaan. Lajike on ihmisen luoma ja se on maataloustuotannon väline.

Lajike on ryhmä samankaltaisia taloudellisia ja biologisia ominaisuuksia ja morfologiset ominaisuudet viljelykasveja, jotka on valittu ja lisätty viljelyyn sopivissa luonnon- ja tuotantoolosuhteissa tuottavuuden ja tuotteiden laadun parantamiseksi. On tärkeää korostaa seuraavia pääkohtia.

1. Kasviryhmällä, joka muodostaa lajikkeen, on yhteinen alkuperä. Se on yhden tai muutaman kasvin lisääntynyt jälkeläinen.

2. Lisäämällä emokasveja jälkeläisissään valinnan avulla ne saavuttavat yhtäläisyyksiä taloudellisissa ja biologisissa ominaisuuksissa ja morfologisissa ominaisuuksissa. Tämän samankaltaisuuden aste voi vaihdella lähdemateriaalista ja valintamenetelmistä riippuen.

3. Lajike on luotu viljelyyn tietyissä luonnon- ja tuotanto-olosuhteissa. Asianmukaisten luonnon- ja tuotanto-olosuhteiden vallitessa lajikkeen tulisi tarjota vakaat korkeat sadot ja laadukkaat tuotteet.

Maatalouskasvilajikkeet eroavat toisistaan alkuperän ja jalostusmenetelmien osalta. Alkuperän mukaan ne jaetaan paikallisiin ja valikoiviin. Paikalliset lajikkeet ovat lajikkeita, jotka on luotu luonnollisen ja yksinkertaisen keinotekoisen valinnan pitkän aikavälin toiminnan tuloksena tietyn viljelykasvin viljelyssä tietyllä alueella. Kansanvalinnan tuloksena on syntynyt paljon hyviä paikallisia eri viljelykasveja. Monet niistä, joilla on laaja valikoima taloudellisia ja biologisia ominaisuuksia, toimivat arvokkaana lähdemateriaalina jalostuslajikkeiden jalostuksessa.

Kasvatus perusteella tutkimuslaitoksissa luoduiksi lajikkeiksi tieteellisiä menetelmiä valinta. Niille on ominaista morfologisten ominaisuuksien ja taloudellisten ja biologisten ominaisuuksien paljon tasaisemmat ominaisuudet: lineaariset lajikkeet, kloonilajikkeet, mutanttilajikkeet ja hybridialkuperää olevat lajikkeet.

Populaatiolajikkeet saadaan ristipölyttävien tai itsepölyttävien kasvien massavalinnasta. Ne ovat geneettisesti heterogeenisiä. Itsepölyttäjien lajikkeet-populaatiot ovat useimmiten heterogeenisiä morfologisesti sekä taloudellisten ja biologisten ominaisuuksien suhteen. Ristipölyttäjien lajikkeet-populaatiot jatkuvan ristipölytyksen vuoksi ovat erittäin tasaisia. Kaikki paikalliset lajikkeet ja ristipölytyskasvien lajikkeet ovat populaatiolajikkeita.

Lineaarinen Niitä kutsutaan lajikkeiksi, jotka on jalostettu itsepölyttävistä kasveista yksilöllisesti valinnalla. Lineaarinen lajike on yhden kasvin moninkertainen jälkeläinen, joten se on erittäin tasainen kaikilta ominaisuuksiltaan ja ominaisuuksiltaan. Luonnollisen pölytyksen, mekaanisen tukkeutumisen ja mutaation vaikutuksesta lineaariset lajikkeet menettävät vähitellen yhtenäisyytensä. Lineaarisia lajikkeita ovat talvivehnä Ul'yanovka ja Gorkovchanka, kevätvehnä Lutescens 62 ja Erythrospermum 841, kaura Pobeda ja Sovetskiy, ohra Viner ja Nutans 187, hirssi Saratovskoe 853, Veselopodolyanskoe 38 ja monet muut.

Mutanttilajikkeet luotu valinnalla populaatioista, jotka on saatu mutageenisten tekijöiden vaikutuksesta. Mutanttilajikkeet: talvivehnä Kiyanka, kevätvehnä Novosibirskaja 67, ohra Temp ja Minsky, soija Universal, lupiini Kyiv aikaisin kypsyvä, pavut Sanaris 75 jne. on kaavoitettu.

Ristittämällä ja hybridipopulaatioista valinnalla saatuja lajikkeita kutsutaan hybrideiksi. Itsepölyttäjillä ne ovat vähemmän linjassa kuin linjalajikkeessa. Niistä on joskus mahdollista jalostaa uusia lajikkeita uudelleenvalinnan avulla. Lähes kaikilla viljelykasveilla suurin osa vyöhyketyypeistä on hybridejä. Niitä ovat syysvehnä Bezostaja 1, Priboy ja Odesskaja 51, kevätvehnä Saratovskaja 46, Moskovskaja 35 ja Leningradka, kaura Drug ja Slavutich, ohra Odessa 100, Nosovsky 9, hirssi Early Ripening 66 ja Spalik Startsovskaya ja 6. Joskus hybridipopulaatiosta ei valita yhtä, vaan useita morfologisesti homogeenisia, mutta biologisesti erilaisia hybridilinjoja. Yhdistämällä tällaisten linjojen jälkeläisiä saadaan monilinjainen hybridilajike. Näitä lajikkeita ovat talvivehnä Odessa 51, kevätvehnä Moskovskaya 35, kevätohra Donetsk 4 jne. Tällaisille lajikkeille on ominaista ekologinen plastisuus ja ne vievät suuria alueita.

Kloonilajikkeet saadaan yksilöllisellä valinnalla vegetatiivisesti lisätyistä kasveista (peruna, maa-artisokka, sipuli jne.). Ne ovat yhden kasvullisesti lisätyn kasvin jälkeläisiä, joten niillä on erittäin korkea tutkinto tasaisuus. Niiden muutos tapahtuu luonnollisen mutageneesin vaikutuksesta. Perunoissa kloonilajikkeita ovat Zazersky, Skorospelka 1, Maikopsky jne.

Systematiikassa käsitteet "muoto" ja "lajike" ovat samat. Mutta tämä koskee vain niiden välisiä kasvitieteellisiä ja ekologisia yhtäläisyyksiä. Olennainen ero on alkuperässä - lajike on ihmisen luoma ja se on maataloustuotannon väline.

Lajike on ryhmä saman lajin viljelykasveja, jotka ovat samankaltaisia taloudellisilta ja biologisilta ominaisuuksiltaan ja morfologisilla ominaisuuksiltaan ja jotka on valittu ja lisätty viljelyyn sopivissa luonnon- ja tuotantoolosuhteissa tuottavuuden ja tuotteen laadun parantamiseksi.

Kopran viljelykasvien alkuperä ja jalostusmenetelmät vaihtelevat. Alkuperän mukaan ne jaetaan paikallisiin, valikoiviin ja tuotuihin.

Paikalliset lajikkeet ovat lajikkeita, jotka on luotu pitkän aikavälin luonnollisten ja perusmenetelmien keinotekoisen valinnan tuloksena, kun viljellään tiettyä satoa tietyllä alueella. Yleensä ne luodaan kansanvalinnalla.

Jalostukseksi kutsutaan lajikkeita, jotka on luotu tutkimuslaitoksissa tieteellisten jalostusmenetelmien perusteella. Niiden ominaisuudet ja ominaisuudet ovat yleensä yhtenäisempiä, ja ne ovat nyt korvanneet melkein kaikki paikalliset lajikkeet.

Lajikkeita, jotka eivät aiemmin kasvaneet tietyllä alueella, mutta jotka on siirretty tänne toisesta maasta tai alueelta, kutsutaan tuotuiksi.

Eritysmenetelmien mukaan on:

Lajikepopulaatiot, jotka on saatu massavalinnalla endogaamisista ja eksogamisista kasveista. Ne ovat luonteeltaan ja ominaisuuksiltaan heterogeenisia endogaamisissa muodoissa, ja eksogamisissa kasveissa ne ovat erittäin tasaisia;

Lineaariset lajikkeet, jotka on jalostettu yksilöllisesti endogaamisista kasveista. Itse asiassa tämä on yhden kasvin moninkertainen jälkeläinen. Tällainen lajike on ominaisuuksiltaan ja ominaisuuksiltaan hyvin yhtenäinen, mutta tämä ominaisuus voi kadota spontaanin mutageneesin, harvinaisen ristipölytytyksen ja vahingossa tapahtuvan kontaminaation seurauksena;

Mutanttilajikkeet, jotka on luotu valikoimalla populaatioista, jotka ovat altistuneet mutageenisille tekijöille;

Hybridilajikkeet, jotka on saatu risteyttämällä ja valitsemalla hybridipopulaatioista. Tällaiset lajikkeet ovat vähemmän linjassa kuin lineaariset ja niistä voidaan jalostaa uusia lajikkeita toistuvalla valinnalla;

Lajikekloonit, jotka on jalostettu yksilöllisesti vegetatiivisesti lisääntyvistä kasveista, kuten perunoista, sipuleista jne.

Yleensä tällaiset lajikkeet ovat ominaisuuksiltaan ja ominaisuuksiltaan hyvin yhdenmukaisia, mutta tämä tasalaatuisuus voi kadota luonnollisen mutageneesin ja kontaminaation vuoksi.

Tietyt ominaisuudet ja ominaisuudet, jotka lajikkeella tulisi olla, määritetään kolmen pääindikaattorin avulla:

1) maaperä- ja ilmasto-olosuhteet, joita varten lajike on luotu:

2) maataloustekniikan ja koneellistamisen taso (lannoitteiden käyttö, kastelun käyttö):

3) viljelyn käytön suunta (säilörehu tai vilja maissille, panimo tai rehu ohralle, varhaisruoka- tai tekniset perunat jne.).

Edellä esitetyn perusteella muodostuu seuraavat vaatimukset, jotka lajikkeen on täytettävä:

Korkeat ja vakaat sadot vuosien varrella ja riittävä vastaus maatalousteknologian käyttöön ja lannoitteiden käyttöön;

Vastustuskyky haitallisille ympäristötekijöille (kuivuus, korkea tai matala lämpötila jne.);

Monimutkainen vastustuskyky sairauksia ja tuholaisia vastaan;

Sopeutuvuus koneelliseen viljelyyn;

Laadukkaat tuotteet, joita varten lajiketta viljellään.

Siten lajikkeita luodaan tietyssä viljelyssä

Maaperä-ilmastoalue, joten ei ole eikä voi olla lajikkeita, jotka soveltuvat yhtä hyvin viljelyyn eri alueilla. Joillakin hyvillä lajikkeilla on kuitenkin laaja genotyypin reaktionopeus ja ne ovat erittäin plastisia, ne ovat biologisesti sopeutuneet ulkoisen ympäristön jyrkkään muutoksiin säilyttäen samalla vakaan sadon. Tällaisia lajikkeita voidaan viljellä suurilla alueilla ja erilaisilla maaperä- ja ilmastovyöhykkeillä.

Samanlaisia tietoja.

Artikkelin kirjoittaja on L.V. Okolnova.

X-Men tulee heti mieleen... tai Hämähäkkimies...

Mutta näin on elokuvassa, myös biologiassa, mutta vähän tieteellisempää, vähemmän fantastista ja tavallisempaa.

Mutaatio(käännöksessä - muutos) - vakaa, perinnöllinen muutos DNA:ssa, joka tapahtuu ulkoisten tai sisäisten muutosten vaikutuksesta.

Mutageneesi- mutaatioiden ilmaantumisprosessi.

Yleistä on, että näitä muutoksia (mutaatioita) tapahtuu luonnossa ja ihmisissä jatkuvasti, lähes päivittäin.

Ensinnäkin mutaatiot jaetaan somaattinen- esiintyy kehon soluissa ja generatiivinen- näkyvät vain sukusoluissa.

Analysoidaan ensin generatiivisten mutaatioiden tyypit.

Geenimutaatiot

Mikä on geeni? Tämä on osa DNA:ta (eli useita nukleotideja), tämä on osa RNA:ta ja osa proteiinia ja jokin organismin merkki.

Nuo. geenimutaatio on DNA-osien sekvenssin menetys, korvaaminen, lisäys, kaksinkertaistuminen, muutos.

Yleensä tämä ei aina johda sairauteen. Esimerkiksi kun DNA monistetaan, tällaisia "virheitä" tapahtuu. Mutta niitä esiintyy harvoin, tämä on hyvin pieni prosenttiosuus kokonaismäärästä, joten ne ovat merkityksettömiä, jotka eivät käytännössä vaikuta kehoon.

On myös vakavia mutageneeseja:
- sirppisoluanemia ihmisillä;
- fenyyliketonuria - aineenvaihduntahäiriö, joka aiheuttaa melko vakavaa henkistä jälkeenjääneisyyttä
- hemofilia
- gigantismi kasveissa

Genomiset mutaatiot

Tässä on klassinen määritelmä termille "genomi":

Perimä -

Aggregaatti perinnöllinen materiaali suljettuna kehon soluun;
- ihmisen genomi ja kaikkien muiden solujen elämänmuotojen genomit on rakennettu DNA:sta;
- tietyn lajin haploidisen kromosomijoukon geneettisen materiaalin kokonaisuus DNA-nukleotidipareina haploidista genomia kohti.

Ymmärtääksemme olemuksen, yksinkertaistamme suuresti, saamme seuraavan määritelmän:

Perimä on kromosomien lukumäärä

Genomiset mutaatiot- kehon kromosomien lukumäärän muutos. Pohjimmiltaan niiden syy on epätyypillinen kromosomien eroavaisuus jakautumisprosessissa.

Downin oireyhtymä - normaalisti ihmisellä on 46 kromosomia (23 paria), mutta tällä mutaatiolla muodostuu 47 kromosomia
riisi. Downin oireyhtymä

Polyploidia kasveissa (kasveille tämä on yleensä normi - useimmat viljellyt kasvit- polyploidiset mutantit)

Kromosomimutaatiot- itse kromosomien muodonmuutos.

Esimerkkejä (useimmilla ihmisillä on tällaisia uudelleenjärjestelyjä, eivätkä ne yleensä vaikuta heidän ulkonäköön tai terveyteen millään tavalla, mutta on myös epämiellyttäviä mutaatioita):
- kissan itkuoireyhtymä lapsella
- kehityksellinen viive
jne.

Sytoplasmiset mutaatiot- mutaatiot mitokondrioiden ja kloroplastien DNA:ssa.

On 2 organellia, joilla on oma DNA (pyöreä, kun taas ytimessä - kaksoiskierre) - mitokondriot ja kasviplastidit.

Vastaavasti näissä rakenteissa on muutoksia aiheuttamia mutaatioita.

On mielenkiintoinen ominaisuus - tämän tyyppistä mutaatiota välittää vain naissukupuoli, koska. tsygootin muodostumisen aikana jää jäljelle vain äidin mitokondriot, ja "urospuoliset" putoavat hännän kanssa hedelmöityksen aikana.

Esimerkkejä:
- ihmisillä - tietynlainen diabetes mellitus, tunnelinäkö;
- kasveissa - kirjavaisuus.

somaattiset mutaatiot.

Nämä ovat kaikki edellä kuvatut tyypit, mutta ne syntyvät kehon soluissa (somaattisissa soluissa).
Mutanttisolut ovat yleensä paljon pienempiä kuin normaalit solut ja terveet solut tukahduttavat niitä. (Jos ei tukahdu, keho syntyy uudelleen tai sairastuu).

Esimerkkejä:
- Drosophilan silmät ovat punaiset, mutta niissä voi olla valkoisia puolia
- Kasvissa tämä voi olla koko verso, erilainen kuin muut (I.V. Michurin loi siten uusia omenalajikkeita).

Ihmisen syöpäsolut

Esimerkkejä koekysymyksistä:

Downin oireyhtymä on seurausta mutaatiosta

1)) genominen;

2) sytoplasminen;

3) kromosomaalinen;

4) resessiivinen.

Geenimutaatiot liittyvät muutokseen

A) solujen kromosomien lukumäärä;

B) kromosomien rakenteet;

B) geenien sekvenssi autosomissa;

D) nukleosidi DNA-alueella.