Биотехнологические методы селекции растений и их использование (продолжение, вторая часть)

Какими биотехнологическими методами сейчас пользуются селекционеры?

Испокон века существовал один селекционный метод — искусственный отбор, когда объект выбирался из популяции по конкретному признаку. Доисторический человек выбирал по принципам вкуснее, красивее, лучше, сильнее, выше или ниже. Искусственный отбор может быть массовым. Допустим, на поле пшеницы выбираются образцы, у которых в колосе много выполненных семян. Индивидуальный отбор предполагает еще какой-то фактор, когда помимо этого в выбранном колосе нужны выполненные семена большой массы. С развитием науки селекционерам стали доступны другие методы.

5/5
Голосов: 1
Биотехнологические методы селекции растений и их использование (продолжение, вторая часть)

Метод 1. Скрещивание и гибридизация

Сорт получается при скрещивании родительских пар. Потомство, по законам Менделя, имеет выровненную генетику. Информация наследуется пополам от «мамы» и «папы». Доминируют чаще всего признаки «саврасок» и «простушек», которые массово проявляются в природе: неряшливость, разлапистость, неоднородный габитус, простой оттенок цветков, закрытый венчик. Изысканность и интересные признаки, как правило, прячутся в рецессивных генах и в первом поколении редко выявляются. Но если у кого-то из родителей редкая красота была в генотипе, она может проявиться. Чтобы ее выделить, применяется метод самоопыления у перекрестноопыляемых растений. Из полученного потомства выбирается нужное растение и опыляется собственной пыльцой. Из рецессивного состояния ген переходит в доминантный, и спрятанный рецессивный признак выходит на первые роли. Можно проводить несколько скрещиваний. При проведении близкородственных скрещиваний выстраивается одна линия признаков в рецессивных генах: женская и мужская. Затем две отобранные родительские линии скрещивают и получают гетерозисный гибрид F1. Растение проявляет себя во всей красе: огромный цветок, яркий оттенок, выровненность по высоте, заданные качества. Очень важно - вовремя остановиться.  В результате такого отбора само растение будет слабее, а при большом сочетании рецессивных генов вообще близко к летальности. Лишь доминантные гены относимы к понятию здоровья растения: устойчивостью к внешним условиям, болезням и вредителям, жизнеспособностью.

Метод 2. Биотехнологический

20 век не стоял на месте. Аппаратура и инструментарий позволили изучать клетки, хромосомы. Ученые научились работать с группами клеток, высаживая их в асептических условиях на искуственные питательные среды и получая новые растения. Получают и растения из одной изолированной клетки, в которой выделен нужный признак. Практикуют для получения гаплоидных растений, которые имеют одинарный набор хромосом, когда, например, рецессивный признак преобладает. Но пока это редкость, больше распространена работа с группой клеток — технология in vitro.

Рост происходит за счет специальных клеточных отделов, которые в биологии называются меристемой. Нарастают они очень быстро. Есть апикальная меристема, она расположена в верхушке растения; боковая, листовая и корневая, расположенная под корневым чехликом. Если под микроскопом выделить кусочек меристемы толщиной 100 микрон, простерилизовать и посадить на искусственную среду, то со временем клетки начнут бурно делиться. Через какое-то время образуется недиферинцированный сгусток клеток — каллус, затем появляются почки и корни, формируется проросток. Вот так растение регенерируется из очень небольшого среза. Если в искусственной среде превалируют гормоны ауксины, прорастание пойдет по апикальному типу: один корешок и один проросток, боковые почки не развиваются. Если в среду добавлены цитокенины, образуется много почек и целые друзы, как кристаллы, растений.

В принципе, из одного полученного меристемного маточного растения можно до бесконечности черенковать новые. Есть одно но. Гормональная среда — мутаген, а черенкование — серьезный стресс для растения. Два мутирующих фактора приводят со временем к тому, что вы не получаете выровненное генетическое потомство. Чтобы сохранить сортовую чистоту, один пассаж высаживается на гормоны, другой — на безгормональную среду. В ней растение растет хуже, может чувствовать себя угнетенным, но зато оно успевает отдать все гормоны в среду, обеззараживается от мутирующих веществ. Потом опять высаживается на гормоны. Либо через какое-то  количество пассажей растение нужно достать, адаптировать и вводить в культуру уже с него. Постоянно проводить потомство через культуру ткани  с одного и того же маточника - сто процентов получить мутации.

Полный цикл работы по выращиванию растений в стерильной лаборатории занимает около 9 месяцев. Помещение кварцуется, весь воздух проходит через биофильтры, операторы работают в перчатках и масках. Иногда работа ведется над спиртовкой, ведь над открытым огнем в радиусе 20 см среда полностью стерильна. Совместить едва уловимую пылинку — срез меристемы - в двух проекциях (под микроскопом и живьем) очень трудно.

Каждая лаборатория имеет свою методику подращивания. Во всех обеспечивается 100% влажность, доступ свежего фильтрованного воздуха. Ограничивающие факторы — температура и освещение — подбираются для каждого конкретного случая. Оптимальная досветка 5 тыс. люксов на 1 кв.м. Растениям длинного дня нужно обеспечить режим освещения 16 часов день, 8 часов ночь. Тропическим, или короткого дня: 12 часов день, 12 часов ночь. Если нарушить фиторежим, растения будут угнетенными и не разовьются.

Наступает момент, когда проростки нужно снять с искусственной среды и адаптировать к обычным субстратам. Но это пока растение-наркоман, оно не привыкло самостоятельно заботиться о себе. Какое-то время для них поддерживается особая влажность, даются небольшие подкормки, регулируется минимальный полив, чтобы заработали корни и научились справляться с невзгодами открытого грунта сами. Растение сильно тормозит: не трогается в рост, но наращивает адаптированную к субстрату корневую систему. Когда появляется почка, растение приспособилось к внешней среде. Открываем шампанское!

На фотографии вверху: фитотрон лаборатории ООО"Алчак", которой Т.Ю.Водянова заведовала на протяжении восемнадцати лет. 

Продожение лекции, заключительная часть >>>.

В начало лекции, перейти к первой части >>>.

Третья часть лекции >>>

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

Загрузка...

КОММЕНТАРИИ

Пока нет комментариев