§ 68. Экспериментальный мутагенез. Получение полиплоидов

Ст. 358

Вспомните, что такое мутации. Какие различают мутации по характеру изменения генотипа организма? Что такое полиплоидия?

Мута́ция (лат. mutatio – изменение) – стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генома.

Генные, хромосомные, геномные.

Полиплодия – это наследственное изменение, характерное в основном, для растений – увеличение количества хромосом в следующих поколениях

Ст. 362

1. Что такое мутагенез? Чем он отличается от мутационного процесса?

мутагенез – искусственное получение мутаций у многих видов растений, животных, грибов, а также бактерий и вирусов под действием физических и химических факторов — мутагенов.

В мутагенезе специально вызывают мутацию, в мутационном процессе мутация возникает из — за действий окружающей среды.

2. С какой целью проводят экспериментальный мутагенез? Какие способы для этого используют в селекции? Приведите соответствующие примеры.

Экспериментальный мутагенез открыл широкие возможности получения исходного материала для селекции, повышения частоты возникновения на — следственных изменений признаков организмов и спектра их изменчивости. Использование исходного материала, полученного в ходе мутагенеза в сочетании с другими методами комбинационной селекции, позволило создать немало хозяйственно ценных культурных форм организмов.

Широко используют в экспериментальном мутагенезе различные химические мутагены, такие как этиленимин, азотистый иприт и др. Примером химического мутагенеза в селекции растений служит выведение во Всероссийском научно — исследовательском институте масличных культур подсолнечника сорта Первенец. Масло, полученное из его плодов — семянок, содержит до 75% олеиновой кислоты, что делает его по качеству не уступающим оливковому маслу.

Применяют радиационный и химический мутагенез и в селекции микроорганизмов. Так, в нашей стране учёными — генетиками под руководством С. И. Алиханяна в результате обработки плесневых грибков – продуцентов антибиотиков – мутагенами физической и химической природы были созданы новые штаммы микроорганизмов, продуктивность которых в 1000 раз превысила исходные немутантные родительские формы.

3. Приведите примеры сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов, выведенных с помощью радиационного и химического мутагенеза.

Мутантные формы пшеницы, кукурузы, сон и других полевых и овощных культур получены в последние годы в научно – исследовательских учреждениях нашей страны. Районированы мутантные сорта озимой пшеницы Киянка, яровой пшеницы Новосибирская 67, ячменя Минский, Темп, Дебют, сои Универсал, люпина Киевский скороспелый, Горизонт и Днепр с повышенным содержанием белка, овса Зеленый, фасоли Санарис 75.

4. По образному выражению отечественного ботаника П. М. Жуковского, человека кормят и одевают полиплоиды. Объясните, как вы это понимаете. Опишите основные методы получения полиплоидов в селекционной работе.

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала. С этой целью используют специальные мутагены (напр. , алкалоид колхицин) , нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе. Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и др. культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.

Применение отдалённой гибридизации в сочетании с искусственной полиплоидизацией позволило отечественным учёным ещё в 1 — й пол. 20 в. впервые получить плодовитые полиплоидные гибриды растений (Г. Д. Карпеченко, гибрид — тетраплоид редьки и капусты) и животных (Б. Л. Астауров, гибрид — тетраплоид тутового шелкопряда).

Существующие методы искусственного получения аллополиплоидов можно разделить на две группы: 1) опыление нередуциро­ванными гаметами; 2) индуцирование мутагенами.

При нормально протекающем мейозе хромосомное число в клет­ках уменьшается с 2 п до 1 п. Но иногда редукционное деление не проис­ходит, и образуются яйцеклетки или пыльцевые зерна с 2 п хромосомами. Если пыльцевое зерно с 2 п хромосомами оплодотворит яйцеклетку с гап­лоидным набором хромосом, образуется триплоидный эмбрион. Таким пу­тем в настоящее время получают тетраплоидную осину, опыляя крупными триплоидными пыльцевыми зернами женские цветки диплоидных расте­ний. Просеиванием пыльцы через тонкую ткань отделяют крупную триплоидную пыльцу от диплоидной.

Индуцирование полиплоидии, в свою очередь, проводится двумя способами: а) воздействие нагреванием, высушиванием или холодом; б) индуцирование колхицином и подофиллином; в) получение триплоидов из семян. Удвоение соматических хромосом таким путем происходит до­вольно часто (в 1 % или более делящихся клеток). Наиболее часто обра­зующиеся клетки с тетраплоидным набором обрастают вокруг тканью, а растение в целом остается диплоидным.

5. Приведите примеры полиплоидных форм сельскохозяйственных животных.

Тутовый шелкопряд.