Скрещивание растений - теоретические основы выведения новых сортов винограда. Тайны природы. Гибриды растений и животных

КЕНТАВРЫ В МИРЕ РАСТЕНИЙ

"Кентавры" в мире растений. Достижения российских, европейских и американских учёных. Как появилась слива и всеми любимая клубника. Создание новых сортов пшеницы. Главное достижение российских ученых - капусторедька.

Список растительных «кентавров» вовсе не ограничивается капусто-редечными гибридами. Так, в результате скрещивания двух зерновых культур - ржи и пшеницы - ученые получили целый ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Тритикале обладает хорошей урожайностью, зимостойкостью и устойчивы ко многим болезням пшеницы. Благодаря гибридизации пшеницы и злостного полевого сорняка - пырея - селекционеры получили ценные сорта растений - пшенично-пырейные гибриды, устойчивые к полеганию и обладающие высокой урожайностью. Другой известный российский селекционер - И.В.Мичурин - скрестил вишню пенсильванскую (очень морозостойкий в отличие от привычной нам вишни вид) с черемухой и синтезировал новое растение, которое назвал церападусом. Лишь гораздо позднее обнаружилось, что церападусы самопроизвольно возникают на Памире, но чуть иначе.

Желтый арбуз, от 350 рублей за кг

Энергетическая ценность: 38 ккал
Полезные элементы: витамины А, С
Где купить: Avesta Service

С виду это обычный полосатый арбуз, только внутри он ярко-желтый. Но вдобавок к непривычной окраске этот арбуз содержит совсем немного, по сравнению с обычным, косточек. Такой арбуз появился на свет в результате скрещивания дикого арбуза, который как раз желтого цвета (правда, есть его невозможно), с обычным. И теперь круглые желтые арбузы выращивают летом в Испании, а овальные — зимой в Таиланде. Кстати, там желтый арбуз особенно уважают, ведь по тайским поверьям желтый цвет притягивает деньги. Арбуз этот нежный и сочный, правда, не такой сладкий, как красный.

В России тоже есть желтые арбузы, и родом они из Астрахани. Десять лет над выведением нового сорта работал заведующий отделом селекции бахчевых культур Всероссийского НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства Сергей Соколов, пока, наконец, не смог получить сорт, который назвал «Лунный». Кстати, российский сорт — в отличие от иностранных — очень сладкий и с экзотическим привкусом, по поводу которого мнения расходятся: то ли это лимон, то ли манго, то ли тыква.

Стоит сказать, что эксперименты по выведению желтого арбуза шли давно. К примеру, украинским селекционерам повезло меньше, чем российским. В результате скрещивания они получили гибрид под названием «кавбуз», который взял от арбуза только аромат, а всем остальным пошел в тыкву. Его лучше всего использовать для приготовления каши.

Фиолетовый картофель, £1,50 за упаковку 1,25 кг

Энергетическая ценность: 72 ккал
Полезные элементы: витамины группы В, витамин С, калий, магний, железо и цинк
Где купить: Sainsbury’s

Никого не удивишь картошкой с желтой, розовой или даже фиолетовой кожурой. Но вот картошка, фиолетовая внутри — это что-то новое. Ее появлению мы обязаны ученым из Colorado State University, которые долго работали над картофелем из андских высокогорий, пока не получили выдающийся фиолетовый цвет. Этим насыщенным цветом картошка обязана высокому содержанию антоцианов, которые обладают антиоксидантными свойствами, кстати, сохраняющимися после приготовления.

Больше других картофелю сорта «Фиолетовое величество», который широко продается в Англии уже около полугода (в продажу картошка поступила накануне Хэллоуина), подходит климат Шотландии, где ее теперь и выращивают.

Популяризации необычного корнеплода среди домохозяек поспособствовал английский кулинарный гуру Джейми Оливер, не боящийся экспериментировать. Из такой картошки получается оригинальное пюре насыщенного фиолетово-синего цвета, она хорошо смотрится запеченной в компании других овощей, что уж говорить о картошке фри. По вкусу фиолетовая картошка не отличается от обычной.

Капуста романеско, от 230 рублей за кг

Энергетическая ценность: 25 ккал
Полезные элементы: каротин, минеральные соли, витамин С, цинк
Где купить: «Глобус Гурме» или «Продукторг»

Овощ, выглядящий как пришелец, является близким родственником цветной капусты и брокколи, только его нежно-зеленые соцветия не округлой формы, а конусообразной и располагаются на кочане по спирали. Кстати, его форма служит поводом для шуток. Говорят, что кочан романеско выпал из летающей тарелки где-то в Италии, откуда эта капуста родом. Подлинная история появления романеско более прозаична: в широкой продаже она появилась около 10 лет назад, а ее популяризации послужили голландские селекционеры, которые слегка улучшили овощ, знакомый итальянским домохозяйкам еще с XVI века.

В романеско много полезных веществ и мало клетчатки, за счет чего она легко усваивается. Немаловажный факт для родителей, которые хотят заставить ребенка есть капусту: при приготовлении романеско не возникает характерного запаха капусты, который так не любят дети. К тому же экзотический вид космического овоща наверняка вызовет желание его попробовать. Готовить романеско можно как обычную брокколи — варить, тушить, добавлять в салаты и в пасту.

Необычный овощ блистает не только на кухне, но и в науке. Математики утверждают, что на примере романеско можно объяснять геометрическое понятие «фрактал».

Плуот, от 942 рублей за кг

Энергетическая ценность: 57 ккал
Полезные элементы: витамин С, клетчатка
Где купить: «Азбука вкуса» (доступен в конце лета)

Гибрид сливы и абрикоса, плуот назван по первому и последнему слогу двух английских слов: plum (слива) и apricot (абрикос). У плуота, который больше все же пошел в сливу, есть родной брат — априум, который, напротив, больше похож на абрикос.

Снаружи плуот может быть розового, зеленого, бордового и фиолетового цвета, а внутри — от белого до насыщенного сливового. Авторы этого фрукта взимают роялти в размере около $2 за саженец. Его вывели в 1989 году в калифорнийском питомнике Dave Wilson Nursery, где сначала выращивали саженцы обычных плодовых деревьев на продажу, а потом занялись созданием своих собственных сортов. На сегодняшний день в мире насчитывается одиннадцать сортов плуота, два сорта априума, один сорт нектаплама (гибрид нектарина и сливы), а также одни сорт пичплама (гибрид персика и сливы).

Говорят, что из плуота получается отличный сок, десерты, домашние заготовки и даже вино. А в свежем виде это настоящее лакомство, ведь плуот гораздо слаще как сливы, так и абрикоса.

Арбузный редис, от $2,97 за пакетик семян

Энергетическая ценность: 20 ккал
Полезные элементы: витамин С, фолиевая кислота
Где купить: Amazon.com, фермерские рынки США, Великобритании

Арбузный редис как будто вывернулся наизнанку — малиновый он не снаружи, а внутри. Сверху же его покрывает бело-зеленая шкурка, которая делает его похожим на арбуз. По форме и размеру этот редис похож на некрупную репку или редьку, а его диаметр составляет 7-8 см. Снаружи редис, как и полагается, горький, а ближе к сердцевине становится сладковатым. Вместе с тем он не такой хрустящий и сочный, как обычный сорт, и гораздо более твердый.

Арбузный редис рекомендуют запекать, делать из него пюре, добавлять к овощам для жарки или в салат. Очень эффектно смотрятся ломтики арбузного редиса, посыпанные черным кунжутом или черной же солью. В Калифорнии это блюдо — ресторанный хит. За пучками лучшего арбузного редиса закупщики отправляются на фермерские рынки. В российские сады и огороды растение это добирается более медленно, хотя арбузный редис несложно вырастить на даче.

Йошта, £9,95 за саженец

Энергетическая ценность: 40 ккал
Полезные элементы: витамины С, Р, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами
Где купить: GardeningExpress.co.uk, фермерские рынки России, США, Германии

Чтобы дать название плоду любви смородины и крыжовника, йоште, соединили два немецких слова johannisbeere (смородина) и stachelbeere (крыжовник). Ягоды йошты почти черного цвета, размером с вишню, имеют кисло-сладкий вкус, немного вяжут и приятно отдают смородиной.

Создать смородину величиной с крыжовник, но при этом без колючек мечтал еще Мичурин. Ему удалось вывести крыжовник темно-фиолетового цвета, который получил название «Мавр черный». Примерно в то же время в Берлине над созданием гибрида трудился Пол Лоренц. К 1939 году он вырастил 1000 саженцев, из которых намеревался выбрать лучший, но началась Вторая мировая война. И только к 1970 году немецкому ученому Рудольфу Бауэру удалось создать идеальный гибрид. Теперь существует два сорта йошты: «Черный» и «Красный», коричнево-бордового и блекло-красного цветов соответственно.

Куст йошты за сезон приносит 7-10 кг ягод, которые используются в десертах, домашних заготовках и даже для ароматизации газировки. Йошту советуют есть при желудочно-кишечных заболеваниях, для улучшения кровообращения и выведения из организма радиоактивных веществ и тяжелых металлов.

Йошта, как и смородина, редкий гость на прилавках магазинов, и купить ее можно только на фермерских рынках. Или собрать с куста, выращенного на собственной даче.

Брокколини, $2,29 за пучок

Энергетическая ценность: 43 ккал
Полезные элементы: витамины А, С, кальций, железо, фолиевая кислота, клетчатка
Где купить: FreshDirect

Сложно поверить, что брюссельская и савойская капуста, брокколи и кольраби — родственники. Недавно в капустном ряду случилось прибавление. В результате скрещивания обычной брокколи и овоща гайлан (китайская брокколи) получилось растение, похожее на спаржу с головкой брокколи на макушке. Брокколини не имеет резкого капустного духа, немного сладковата, с перечной ноткой, нежная на вкус, напоминает брокколи и спаржу одновременно. Новый овощ содержит массу полезных веществ и низкокалориен.

В США, Испании, Бразилии, странах Азии брокколини — привычный гарнир. Обычно его либо слегка обжаривают в масле либо подают свежим, политым маслом. Брокколини отлично чувствует себя в ориентальных и итальянских блюдах.

Для истинных поклонников брокколини существует отличная вакансия на ферме в австралийском Станторпе. За час прополки, сбора и перевязывания брокколини в букетики работодатель предлагает $17.

Нэши, от 119 рублей за кг

Энергетическая ценность: 46 ккал
Полезные элементы: антиоксиданты, кальций, фосфор, клетчатка
Где купить: «Фруктовая почта»

Нэши — это гибрид яблока и груши, культивируемый много столетий в Азии. Еще его называют азиатской, песочной, водяной или японской грушей. Круглое яблоко на вкус оказывается сочной, хрустящей грушей. Цвет фрукта — от бледно-зеленого до оранжевого. Яблокогруша имеет преимущество перед обычной грушей: оно тверже, поэтому лучше переносит транспортировку и хранение.

Использовать фрукт лучше соло или в салатах, потому что нэши содержит много воды, что не очень хорошо для термической обработки. Кроме того, нэши подают как закуску к вину вместе с виноградом и сыром. Существует около 10 особенно популярных коммерческих сортов нэши, которые выращивают в США, Австралии, Новой Зеландии, Чили, Франции и на Кипре.

Юзу, $1,99 за штуку

Энергетическая ценность: 30 ккал
Полезные элементы: витамин С
Где купить: Nijiya Market

Юзу, или японский лимон, — гибрид мандарина и ичангской папеды (декоративный цитрус). Желтого или зеленого цвета фрукт с бугристой кожицей размером с мандарин имеет яркий аромат и кислый вкус. Он используется японцами еще с VII века, когда буддийские монахи завезли его на острова с материка. Фрукт популярен также в кулинарии Кореи и Китая.

Юзу применяется в большинстве случаев для отдушки. У него потрясающий аромат — цитрусовый, с нотами хвои и цветочными оттенками. Цедра юзу — одна из популярнейший японских приправ. Она используется для мясных и рыбных блюд, добавляется в суп мисо, лапшу. На основе цедры делаются алкогольные и безалкогольные напитки, джемы, сиропы, десерты. Кислый, ароматный и не такой прямолинейный, как лимонный, сок юзу используется в качестве уксуса, также он служит основой для популярного соуса понзу.

Юзу используется не только в кулинарии. Этот фрукт является участником японского праздника зимнего солнцестояния, который отмечается 22 декабря. В этот день взрослые и дети принимают ванны с плодами юзу, символизирующими солнце. В горячей воде фрукт благоухает еще сильнее и, согласно поверьям, отгоняет злые силы. Считается, что после ванны с юзу человек год не будет болеть простудой, особенно если после водных процедур перекусить тыквой, еще одним символом солнца. В юзу-ванну окунают и домашних животных, а оставшейся водой поливают растения.

Желтая свекла, $3,49 за пучок

Энергетическая ценность: 50 ккал
Полезные элементы: фолиевая кислота, витамин А, калий, клетчатка
Где купить: FreshDirect

Вряд ли желтая, или, как ее еще называют, золотая свекла, получит признание на российском рынке. Уму непостижимы желтые борщ, свекольник, винегрет, селедка под желтой шубой. А вот американцы, далекие от русских кухонных традиций, наоборот, не нарадуются на желтую свеклу — она не пачкается при приготовлении.

По вкусу этот овощ от привычного нам практически не отличается. Такой же сладкий, ароматный, готов подружиться с любым продуктом — от сыра и копченостей до цитрусовых, хорош в запеченном виде и даже в чипсах. Листья желтой свеклы можно использовать в свежем виде для салатов.

Человек в своем стремлении улучшить природу движется все дальше. Благодаря современным достижениям генетики аграрии получают все больше необычных и интересных гибридов, способных удовлетворить самые смелые желание потребителей.
Кроме того глобализация приводит к распространению видов растений, нехарактерных для данной климатической зоны. У нас уже давно вышли из экзотики ананасы и бананы, стали привычными гибридные нектарины и миниолы и т.д.

Желтый арбуз (38 ккал, витамины А, С)

Снаружи это привычный полосатый арбуз, но при этом ярко-желтый внутри. Еще одной особенностью является очень небольшое количество косточек. Этот арбуз результат скрещивания дикого (желтого внутри, но совершенно невкусного) с культурным арбузом. Результат получился сочный и нежный, но менее сладкий, чем красный.
Выращивают их в Испании (округлые сорта) и Таиланде (овальные). Есть сорт «Лунный» выведенный селекционером Соколовым из Астрахани. Этот сорт как раз отличается очень сладким вкусам с некоторыми экзотическими нотками, похожими на привкус манго или лимона, или тыквы.
Есть и украинский гибрид на основе арбуза («кавуна») и тыквы («гарбуза») – «кавбуз». Он больше похож на тыкву с ароматом арбуза и идеален для приготовления каш.

Фиолетовый картофель (72 ккал, витамин С, витамины группы В, калий, железо, магний и цинк)

Картошка с розовой, желтой или фиолетовой кожурой уже никого не удивляет. Но ученым из Colorado State University удалось получить картошку с фиолетовым окрасов внутри. Основой сорта стала андский высокогорный картофель, а цвет вызван высоким содержанием антоцианов. Эти вещества являются сильнейшими антиоксидантами, свойства которых сохраняются и после приготовления.
Назвали сорт «Фиолетовое величество», его уже активно продают в Англии и начинают в Шотландии, климат которой наиболее подошел сорту. Популяризации сорта способствовал английский кулинар Джейми Оливер. Эта фиолетовая картошка с привычным вкусом великолепно смотрится в виде пюре, непередаваемого насыщенного цвета, запеченной, и конечно фри.

Капуста романеско (25 ккал, каротин, витамин С, минеральные соли, цинк)

Неземной вид этого близкого родственника брокколи и цветной капусты, прекрасно иллюстрирует понятия «фрактала». Его нежно-зеленые соцветия имеют конусообразную форму и располагаются по спирали на кочане. Эта капуста родом из Италии, в широкой продаже она находится около 10 лет, а ее популяризации способствовали голландские селекционеры, слегка улучшившие овощ, известный итальянским домохозяйкам с XVI века.

В романеско мало клетчатки и много полезных веществ, за счет этого она легко усваивается. Что интересно, при приготовлении этой капусты не возникает характерного капустного запаха, который дети так не любят. Кроме того, экзотический вид космического овоща вызывает желание его пробовать. Готовят романеско как обычную брокколи - варят, тушат, добавляют в пасту и в салаты.

Плуот (57 ккал, клетчатка, витамин С)

От скрещивания таких видов растений как сливы (plum)и абрикосы (apricot) получены два гибрида плуот, который внешне больше похож на сливу, и априум, больше напоминающий абрикос. Оба гибрида названые по первым слогам английский названий видов-родителей.
Внешне плоды плуота окрашены в розовый, зеленый, бордовый или фиолетовый цвет, внутренность - от белого до насыщенно-сливового. Вывели эти гибриды в питомнике Dave Wilson Nursery 1989 году. Сейчас в мире уже два сорта априума, одиннадцать сортов плуота, один нектаплама (гибрида нектарина и сливы), одни пичплама (гибрида персика и сливы).
Используют плоуты для приготовления сока, десертов, домашних заготовок и вина. На вкус этот фрукт намного слаще и сливы, и абрикоса.

Арбузный редис (20 ккал, фолиевая кислота, витамин С)

Арбузный редис полностью соответствует своему названию – он яркий малиновый внутри и покрыт бело зеленой кожицей снаружи, точно как арбуз. Формой да и размером тоже (диаметр 7-8см) он напоминает некрупную редьку или репку. По вкусу он вполне обычный – горький у шкурки и сладковатый к середине. Правда более твердый, не такой сочный и хрустящий как обычный.
Он чудесно смотрится в салате, просто нарезанный ломтиками с кунжутом или солью. Так же рекомендуют делать из него пюре, запекать, добавлять к овощам для жарки.

Йошта (40 ккал, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами, витамины С, Р)

Скрещивание таких видов растений как смородина (johannisbeere) и крыжовник (stachelbeere) дало ягоду йошту с плодами близкого к черному цвету, размером с вишню, кисло-сладким немного вяжущим вкусом, приятно отдающие смородиной.
Еще Мичурин мечтал создать смородину размерами с крыжовник, но при этом не колючую. Он успел вывести крыжовник «Мавр черный» темно-фиолетового цвета. К 1939 году в Берлине Пол Лоренц так же занимался выведением подобных гибридов. В связи с войной эти работы были остановлены. И только в 1970 году удалось получить идеальное растение Рудольфу Бауэру. Теперь есть два сорта йошты: «Черный» (коричнево-бордового цвета) и «Красный» (блекло-красного цвета).
За сезон с куста йошты получают 7-10 кг ягод. Используют их в домашних заготовках, десертах, для ароматизации газировки. Йошта хорошо помогает при желудочно-кишечных заболеваниях, для выведения из организма тяжелых металлов и радиоактивных веществ, улучшения кровообращения.

Брокколини (43 ккал, кальций, витамины А, С, железо, клетчатка, фолиевая кислота)

В семействе капуст в результате скрещивания обычной брокколи и китайской брокколи (гайлана) получили новую капусту похожую на спаржу на макушке с головкой брокколи.
Брокколини немного сладковата, не имеет резкого капустного духа, с перечной ноткой, нежная на вкус, напоминает спаржу одновременно и брокколи. В нем множество полезных веществ и при этом низкокалориен.
В США, Бразилии, странах Азии, Испании, брокколини привычно используют как гарнир. Его подают свежим, политым маслом или слегка обжаривают в масле.

Нэши (46 ккал, антиоксиданты, фосфор, кальций, клетчатка)

Еще один результат скрещивания растений – это нэши. Получили его от яблока и груши в Азии несколько столетий назад. Там его называют азиатской, водяной, песочной или японской грушей. Выглядит плод как круглое яблоко, а на вкус как сочная, хрустящая груша. Цвет нэши - от бледно-зеленого до оранжевого. В отличии от обычной груши нэши тверже, поэтому лучше хранится и транспортируется.
Нэши достаточно сочное, потому его лучше использовать в салатах или соло. Так же хорош в качестве закуски к вину вместе с сыром и виноградом. Сейчас выращивают порядка 10 популярных коммерческих сортов в Австралии, США, Новой Зеландии, Франции, Чили и на Кипре.

Юзу (30 ккал, витамин С)

Юзу (японский лимон) это гибрид мандарина и декоративного цитруса (ичангской папеды). Фрукт размером с мандарин зеленого или желтого цвета с бугристой кожицей имеет кислый вкус и яркий аромат. Его используют японцы еще с VII века, тогда буддийские монахи завезли с материка на острова этот фрукт. Юзу популярен в кулинарии Китая и Кореи.
У него совершенно необычный аромат - цитрусовый, с цветочными оттенками и нотами хвои. Чаще всего применяют для отдушки, цедру используют в качестве приправы. Эту приправу добавляют к мясным и рыбным блюдам, в суп мисо, лапшу. Так же с цедрой готовят джемы, алкогольные и безалкогольные напитки, десерты, сиропы. Сок похож на лимонный (кислый и ароматный, но более мягкий) и является основой соуса понзу, так же используют в качестве уксуса.
Имеет и культовое значение в Японии. 22 декабря в праздник зимнего солнцестояния принято принимать ванны с этими плодами, которые символизируют солнце. Его аромат отгоняет злые силы, защищает от простуды. В эту же ванну окунают животных, а водой потом поливают растения.

Желтая свекла (50 ккал, фолиевая кислота, калий, витамин А, клетчатка)

Отличается эта свекла только от обычной только цветом и тем, что не пачкает руки при приготовлении. По вкусу она такая же сладкая, ароматная, хороша в запеченном виде и даже в чипсах. Листья желтой свеклы можно использовать в свежем виде для салатов.

Но человек только учится преобразовывать виды растений, а природа уже давно творит

Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Центры происхождения культурных растений, выявленные Н.И. Вавиловым

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

Индивидуальный отбор

Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

Естественный отбор

Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Инбридинг (инцухт)

В центре гете-розис-ная куку-руза, слева и справа роди-тель-ские особи.

Так называется близкородственное скрещивание. Инбридинг имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. Для инбридинга подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса. Такие подобранные растения в течение ряда лет подвергаются принудительному самоопылению. В результате инбридинга многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Растения диплоид-ной (2n = 16) и тетра-плоидной (2n = 32) гре-чихи.

Аа × Аа
АА 2Аа аа

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами . Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Отдаленная гибридизация

Восстановление плодови-тости капустно--редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно--редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами .

Использование соматических мутаций

Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

Экспериментальный мутагенез

Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным

С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.

Цель: Изучить возможности проведение гибридологического анализа на объекте горох (Pisum sativum L.).

Для проведения гибридологического анализа на летней полевой практике можно использовать сорта (линии) разных видов растений, но лучше - имеющих хозяйственное значение с учетом климатических условий района. Для скрещивания обычно используются генетические коллекции культурных растений: генетическая коллекция мутантных внутривидовых форм, чистых линий, сортов. Чистые (гомозиготные) линии имеются у посевного гороха, кукурузы, томатов, пшеницы, ржи, ячменя, люпина и т. д.

Лучшим объектом для проведения скрещиваний является горох (Pisum sativum L., 2n=14). Растение самоопыляющееся, перекрестное опыление происходит редко. Цветки с прицветниками, обоеполые, пятилепестные. Цветок состоит из паруса, двух крыльев и двух сросшихся лепестков - лодочки (рис.1,2). Пестик простой, составлен одним плодолистиком. Столбик пестика сплюснут и изогнут почти под прямым углом вверх, завязь верхняя. В цветке имеется 10 тычинок, 9 из них (редко все 10) срастаются нитями в трубочку, и одна тычинка свободна.

Период цветения у гороха - до двух недель, в зависимости от сорта и погодных условий этот срок может продолжаться от 3 до 40 дней. Самоопыление происходит в бутоне до раскрытия цветка. Созревшие пыльники обычно растрескиваются в бутоне, и пыльца собирается в верхней части лодочки, попадая на рыльце по мере роста пестика.

Цветки раскрываются последовательно снизу вверх, первыми зацветают нижние цветки Перед посадкой гороха тщательно подготавливают. Глубина заделки семян 5-7 см, расстояние между растениями около 10-12 см, между рядами - около 20 см.

Методика скрещивания. Она состоит из следующих операций: подготовки соцветия к скрещиванию, кастрации цветков и опыления.

Ход работы. Главным моментом скрещивания на горохе является кастрация цветка - удаление пыльников из цветка материнского растения до их созревания. Кастрацию обычно проводят в фазе бутонизации (бутоны светло-зеленой окраски).

Опыление кастрированного цветка материнского растения желательно проводить свежесобранной пыльцой или использовать пыльцу сорванного отцовского цветка. Для опыления берут пыльцу только что распустившегося цветка отцовского растения.

Через несколько дней после опыления, когда начинают формироваться бобы, изоляторы снимают. Семена, созревшие в бобах в год скрещивания, являются уже гибридами первого поколения (), на них можно наблюдать доминирование одного из признаков (по форме или окраске семян).

1. Вылущить бобы с растения материнского сорта, подсчитать число семян; убедиться, что все семена имеют желтую окраску.

2. Вылущить бобы с растения отцовского сорта, подсчитать число семян; убедиться, что все семена имеют зеленую окраску.

3. Вылущить бобы трех растений с семенами первого поколения (); убедиться, что все семена имеют желтую окраску, и подсчитать число полученных семян. Определить, какая окраска (желтая или зеленая) доминантная и какая рецессивная.

4. Вылущить бобы 10 растений гороха с семенами второго поколения (), подсчитать число желтых и зеленых семян, вычислить отношение между ними. Затем вычислить теоретически ожидаемое отношение желтых и зеленых семян. Данные лучше записать в таблицу (табл.1).

Таблица 1

Гибридологический анализ при моногибридном скрещивании гороха

В таблицу вписываются все данные по анализу расщепления у гибридов и, полученные всеми студентами. Следует иметь в виду, что чем больше получено семян, тем фактические данные расщепления лучше согласуются с теоретически ожидаемым расщеплением.

Гибридологический анализ у гороха при дигибридном скрещивании

Дигибридным называется скрещивание, при котором родительские формы отличаются одна от другой по двум парам изучаемых альтернативных признаков. У гибридов и анализируется наследование только двух пар признаков или двух пар генов, определяющих их развитие.

Для гибридологического анализа при проведении дигибридного скрещивания были взяты сорта гороха уже, рекомендованные при моногибридном скрещивании: «Московский 558», имеющий гладкие зеленые семена и «Неистощимый 195» с морщинистыми желтыми семенами. . Семена гибридов первого поколения были гладкими и желтыми.

При анализе характера расщепления по окраске и форме семян у гороха были выполнены следующие задания:

Вылущить семена из бобов 5 или более материнских растений сорта «Неистощимый 195», подсчитать число семян и убедиться, что все они желтые и морщинистые;

Вылущить семена 5 или более отцовских растений сорта «Московский 559», они должны быть все гладкими и зелеными;

Вылущить семена гибридов, они все должны быть желтыми и гладкими. Определить какие признаки доминантные, какие - рецессивные;

Вылущить семена и распределить их на четыре фенотипических класса по сочетанию признаков окраски и формы семян: желтые гладкие, желтые морщинистые, зеленые гладкие и зеленые морщинистые;

Чтобы определить характер наследования каждой пары признаков (аллелей) у дигибрида, надо рассчитать расщепление по каждой из них отдельно: на желтые-зеленые и гладкие-морщинистые, - оно должно быть 3:1. Как следует из таблицы 4, соотношение желтых и зеленых семян 1075:365, или 2,94:1, близкое 3:1. Это означает, что признаки окраски и формы семян у гороха наследуются независимо.

Таблица 4

Гибридные семена по окраске и форме образуют 4 фенотипических класса в следующих количественных соотношениях: примерно всех полученных семян будут желтыми гладкими (А- В-), - желтыми морщинистыми (А- вв), - зелеными гладкими (аа В-) и - зелеными морщинистыми (аа вв), или близкие к отношению 9:3:3:1.

Методика проведения скрещивания у злаковых (пшеницы и ржи)

Пшеница (Triticum L.) - род травянистых протерогиничных растений. В культуре возделывают главным образом сорта мягкой (6п=42) и твердой (4п=28) пшениц.

Соцветие пшеницы - сложный колос, состоящий из одинаковых 3-7 цветковых колосков, сидящих в выемках колосового стержня. Цветок пшеницы имеет 3 тычинки и двухлопастное рыльце. Скрещивание начинают с кастрации цветка женских растений.

При опылении в кастрированные материнские цветки либо закладывают треснувшие пыльники, либо наносят пыльцу непосредственно на рыльце пинцетом, кисточкой или плоской тонкой палочкой. Нанесение пыльцы более -надежно

Методика проведения скрещивания у яблони

Яблоня (Malus Mill) - род растений семейства розановые (Rosaceae). Род включает 36 видов. Наиболее широко распространена яблоня домашняя, или культурная. Большая часть сортов диплоидны (2п=34), около четверти сортов триплоидны (3п=51), и единичные сорта тетраплоидны (4п=68).

Строение цветка. Цветки у яблони собраны в зонтиковидные соцветия (рис. 6). Цветок крупный, белый, снаружи розовый. Тычинок много. Пестик с пятью сросшимися при основании столбиками. Пыльники желтые. Чашечка пятираздельная. Завязь нижняя, пятигнездная; в каждом гнезде по 4-6 семяпочек. Яблоня цветет с апреля до июня в зависимости от зоны. Рыльце созревает раньше пыльников, что гарантирует перекрестное опыление, осуществляемое пчелами, шмелями. Продолжительность цветения 8-12 дней.

Техника опыления. На цветке оставляют 2-3 бутона, остальные удаляют. Оставляют бутоны, достигшие окончательной величины, лепестки которых еще не начали раздвигаться. Лепестки осторожно раздвинуть пинцетом, захватить верхнюю часть тычиночной нити с пыльником и извлечь. Удалять лучше по одному пыльнику, чтобы не повредить рыльце пестика. На кастрированные бутоны надеть общий изолятор.

Пыльцу для опыления можно приготовить в день кастрации. Собрать только начавшие распускаться бутоны растения отцовского сорта в бумажный пакетик. У яблони, чтобы опылить 5-10 цветков, достаточно пыльцы одного бутона.

Оценка плодовитости растений по пыльцевым зернам

У высших цветковых растений гаметофит редуцирован и сведен до образования зародышевого мешка (макроспорогенез) и прорастания пыльцы (микроспорогенез). Образование микроспор происходит в микроспорангиях. Зрелые микроспоры у семенных растений называются пыльцой, это совокупность пыльцевых зерен - пылинок, служащих для полового воспроизведения. Анализ микроспорогенеза, а также морфологии зрелых пыльцевых зерен позволяет оценить уровень плодовитости растений. Это особенно важно, когда изучается генетический контроль плодовитости, при выявлении ЦМС у растений, гибридизации и полиплоидии.

Нарушения морфологии пыльцы, резкое снижение ее количества в пыльниках и нарушение прорастания могут быть следствием различных генетических причин.

Существуют специальные методы анализа фертильности растений по прорастанию пыльцевых зерен. В природе пыльца, попадая на рыльце пестика, прорастает, образуя пыльцевую трубку. Прорастает пыльца под влиянием особых веществ, содержащих сахара, которые выделяются клетками зрелого рыльца.

Прорастание пыльцы у некоторых растений при С наблюдается уже через 15-20 мин. Пыльцевые трубки развиваются не одновременно, у одних пылинок трубка короче, у других - длиннее.

Проросшие пыльцевые зерна на покровном стекле можно окрасить ацетоорсеином и увидеть в трубках один или два (в зависимости от длины трубки) ядра (спермия).

Кроме проращивания пыльцы, аномальные клетки можно обнаружить, проводя их морфологический анализ с помощью окрасок. Например, содержащую крахмал пыльцу окрашивают йодом: берут пыльник любого растения с полностью созревшими пыльцевыми зернами и кладут на предметное стекло. С помощью препаровальной иглы разрывают пыльник и распределяют пыльцевые зерна по поверхности стекла. На стекло наносится капля 0,5 % спиртового раствора йода, выявляющего наличие крахмала по специфической синей окраске пыльцевых зерен. Их можно окрашивать ацеторсеином и изучать зерна с аномальной формой, слабоокрашенные, “невыполненные” т. е. долю абортивных клеток.

Задание 1. Используя пыльцу самых различных видов растений,студенты провели анализ изменчивости ее морфологии в капле воды без окраски (прижизненно), применив окраску йодом, ацетокармином.

Задание 2. В период цветения ржи и других культурных растений и окончательного созревания пыльцы у форм с различным генотипом (диплоиды, полиплоиды, анеуплоиды), у форм, произрастающих в различных условиях среды (обратите внимание на те погодные условия, при которых происходил мейоз или процессы завершения морфогенеза пыльцы), определите частоту проявления аномальных зрелых пыльцевых зерен. Классифицируйте аномальные клетки: резкие отклонения в размере, нарушение формы, нарушение цитоплазмы (ее сжатие и отслоение от оболочки и др.). Абортивные пыльцевые зерна часто имеют одно ядро. Для анализа частоты абортивной пыльцы окраску проводите ацеторсеином или ацетокармином.