Гетерозис
Концепція гетерозис.
Споріднене спаровування супроводжується інбредною депресією, підвищенням гомозиготності інбредного потомства та збільшенням генетичної подібності нащадка з предком. Протилежними біологічними та генетичними властивостями має гетерозис.
Під гетерозисом розуміють перевагу потомства першого покоління над батьківськими формами за життєздатністю, витривалістю, продуктивністю, що виникає при схрещуванні різних рас, порід тварин, зональних типів.
Явище гетерозису, чи «гібридної сили», було помічено у практиці тваринництва у давнину, зокрема, при отриманні мулів схрещуванням осла з кобилою, Ч. Дарвін уперше дав наукове пояснення «гібридної сили», що виникає у потомства при схрещуванні неспоріднених організмів. Він пояснював цей ефект біологічною відмінністю чоловічих і жіночих гамет, що викликається впливом відмінностей навколишнього середовища, в якому мешкають батьки.
Генетичні теорії гетерозису
Термін " гетерозисбув введений Г. Шеллом (1914), пояснював наявність «гібридної сили» станом гетерозиготності в генотипі організму, що формується в результаті схрещування. Гіпотеза гетерозису, сформульована Г. Шеллом, Е. Істом і X. Хейсом, пояснює явище гетерозису наявність локусів і наддомінуванням, що виявляється при цьому, тобто коли дія гетеро зиготи Аана прояв фенотипу виявляється сильнішим, ніж гомозиготний домінантний генотип АА(тобто ефект дії Аабільше дії АА),Значення гетерозиготності було підтверджено роботами М. П. Дубініна, М. Лернера та інших вчених,
Інше пояснення гетерозису, сформульоване Кийблом і Пеллью (1910), грунтується на тому, що при схрещуванні організмів, що несуть у генотипі різні гомозиготні гени, наприклад ААbb) і ааВВ, упомісного потомства рецесивні алелі переходять у гетерозиготну форму генотипу АаВ,за якої усувається шкідлива дія рецесивних генів. Вплив домінантних генів на прояв гетерозису може бути пояснений простою сумарною дією великої кількості домінантних генів, тобто має місце адитивний ефект.
К. Давенпорт (1908) і Д. Джонс (1917) запропонували пояснювати гетерозис виходячи з гіпотези взаємодії неалельних домінантних генів обох батьків, що дає сумарний ефект, що викликає гетерозис.
Виявлено екологічний тип гетерозису (Меркур'єва і 1980), який викликається процесом акліматизації і є у тварин першої екологічної генерації. Цей тип гетерозису проявився у підвищеній молочності потомства, що народилося Рязанської області від айрширських корів, завезених із Фінляндії. У наступних поколіннях удої знижувалися рівня, відповідного генетичному потенціалу завезеної групи корів.
Сучасні уявлення причин виникнення гетерозису засновані на тому, що гетерозис є результатом взаємодії багатьох генів. Їх множинна дія і приводить до гетерозисного ефекту. Таке пояснення отримало назву балансового гетерозису (Добжанський, 1952). Надалі Лернер (1954), Н.В. умовам середовища.
Якщо при схрещуванні відбувається об'єднання оптимальних геномів обох батьків, то у нащадків першого покоління виникає найбільш сприятлива ситуація в комбінації геномів, що і призводить до прояву гетерозису. ,
У практиці тваринництва іноді спостерігається так званий негативний гетерозис, коли у потомства рівень ознаки нижче середнього показника батьків, але дещо вище за рівень ознаки того з батьків, у якого він розвинений слабше. Чим вище відмінності на рівні ознаки батьківських форм, тим більше наближається середній рівень ознаки нащадків до рівня ознаки гіршого батька. Ця особливість у спадкуванні описана Я Л, Глембоцьким щодо настригу вовни у помісей, отриманих від схрещування кіз ангорської породи з грубошерстими козами. Настриг вовни у помісей першого покоління був дещо більшим, ніж у грубошерстих, але значно менше, ніж у ангорських кіз, у яких він був у 4-5 разів більший у порівнянні з грубошерстими та помісними козами.
Дослідження щодо з'ясування біологічних основ гетерозису проводилися в Інституті експериментальної біології АН Казахської РСР з 1962 р. під керівництвом академіка Ф. М. Мухаметгалієва. Результати досліджень узагальнені в монографії А. С. Сареєнова (1982), яка може бути додатковим матеріалом для розуміння гетерозису та ефекту схрещування. У процесі роботи визначено кількість ДНК, РНК, білків та активність ряду ферментів у тканинах та у субклітинних структурах клітин (ядра, хромосом) чистопорідних та помісних овець. Були виявлені особливості обмінних процесів та гетерозис у тварин, що різняться за походженням. Виявилося, що гетерозисний ефект не пов'язаний зі зміною кількості спадкової речовини в окремій клітині, ядрі або хромосомах. Схрещування не викликає у помісей активацію раніше неактивних генів, отриманих через хромосоми батьків, і не призводить до корінної перебудови обмінних процесів. Натомість спостерігається лише стимуляція рівня напруженості метаболічних процесів. У процесі онтогенезу ця напруга знижується та зменшується ефект гетерозису у помісей.
Біохімічний ефект гетерозису у помісей проявився у стимуляції активності тканинних ферментів (ДНК-ази, РНК-ази та ін.), що впливають на синтез нуклеїнових кислот. Активність ферментів у помісей протікає у ширшому діапазоні рН середовища, що підвищує екологічну пластичність помісних організмів та пристосованість до умов середовища. Отже, схрещування впливає механізм регуляції активності ферментів.
Синтез РНК у клітинному ядрі і трансляція направленого РНК синтезу молекул білка в цитоплазмі протікають у помісей більш високому рівні. Цьому сприяє збагачення ядер клітин хроматину негістоновими білками, який є специфічним стимулятором активності геному. Отже, схрещування стимулювало синтез рибосомальної РНК, тобто посилило процес транскрипції. Висловлюється гіпотеза, що за допомогою біологічно активних речовин (гормонів, метаболітів), які можуть впливати на активність генетичного апарату, можна продовжити дію гетерозису протягом тривалішого відрізка онтогенезу.
Існують інші біохімічні пояснення гетерозису. Вважається, що головною причиною гібридної потужності є формування на хромосомах чутливих копій структурних генів, які утворюють надлишок інформації в клітинах і визначають високу сполучність процесів метаболізму (Северін, 1967).
Пояснення гетерозисному ефекту можна знайти у судженнях, що у помісей є поліморфні типи білків (ізоферменти), які відрізняються деякими властивостями.
У батьківських форм відсутня поліморфізм ферментів, а при їх схрещуванні у помісей формується поліморфізм і число поліморфних локусів. них тому більше, ніж у батьків. Це, на думку деяких учених (Фінчем, 1968; Цегляних, 1974), пояснює ефект наддомінування. Ф. М. Мухаметгалієв (1975) вважає, що взаємне стимулювання геномів при заплідненні рівносильно адитивному ефекту об'єднаних генетичних систем і є основою появи гетерозису, але не є причиною виникнення нових якостей у генетичному матеріалі, тому гетерозис проявляється в кількісних змінах успадкування.
Новий підхід у поясненні гетерозисного ефекту пропонує В. Г. Шахбазов (1968). Він вважає, що гетерозис має біофізичну основу, тому що при заплідненні відбувається обмін електричними зарядами гомологічних хромосом, що підвищує активність хромосом у гібридних зиготах. Це призводить до накопичення кислих білків і РНК, підвищує ядерно-ядерне співвідношення та збільшує швидкість мітотичного поділу.
Наведені пояснення причин гетерозисного ефекту свідчить про відсутність єдності у науковому поясненні явища гетерозису, і тому проблема залишається подальшого вивчення та розгляду. Незважаючи на це, у практиці тваринництва здійснюють прийоми селекції тварин на закріплення та посилення ефекту гетерозису. Існує кілька прийомів для обчислення величини ефекту гетерозису. Вирізняють так званий істинний тип гетерозису, який визначається за величиною переваги ознаки у помісних тварин над обома батьківськими формами. Інший тип гетерозису - гіпотетичний, коли ознаки помісного потомства перевершують середньоарифметичний рівень ознаки обох батьків.
Якщо відсутні дані щодо однієї з порід, від яких отримані помісі, їх показники порівнюють з материнської породою, а поліпшені показники помісей називають не гетерозисом, а ефектом схрещування.
Узагальнюючи сучасне розуміння явищ інбредної депресії та гетерозису, можна зробити висновки щодо необхідності використання обох явищ у практичній племінній роботі.
Практичне застосування гетерозису
Для сучасного тваринництва характерно використання схрещування, що супроводжується гетерозисним ефектом, особливо для яєчного та бройлерного птахівництва . Ця система включає два основні етапи; виведення інбредних ліній птиці із застосуванням різних типів інбридингу та схрещування (кросування) ліній для отримання так званого гібридного птаха, у якого проявляється гетерозис. Наприклад, у Нідерландах фірма «Еврібрид» працює з двома кросами курей яєчного напряму: «Хайсекс білий» (біла шкаралупа, на базі леггорнів) та «Хайсекс коричневий» (за участю род-айланд та нью-гемпшир з коричневою шкаралупою). Ці два кроси займають провідне становище у світовому яєчному птахівництві.
Роботу зі створення гібридної яєчної та м'ясної птиці проводять і в нашій країні. Для здійснення селекції на отримання гетерозису виводять інбредні лінії шляхом спарювання на кшталт «брат сестра» протягом 3-4 поколінь і більше, поєднуючи це з жорстким вибракуванням небажаних особин. З великої кількості закладених ліній до фіналу залишається близько 10-15% ліній при коефіцієнті інбридингу у середньому лише на рівні 37,5% (спарювання повних сибсов протягом трьох поколінь). Далі схрещують лінії, що залишилися між собою для перевірки їх на сполучність, потім залишають для виробничого кросування найбільш вдалі поєднання і отримують 2-, 3-, 4-лінійні гібриди,
Використання ефекту гетерозису знаходить застосування у роботі з іншими видами тварин, особливо у м'ясному скотарстві, вівчарстві, верблюдівництві, рибництві. Методи отримання ефекту гетерозису різноманітні. Гетерозис проявляється при міжвидовому схрещуванні тварин: одержання мулів від схрещування осла з кобилою, виведення нових гете-розисних порід шляхом отримання гібридів від схрещування великої рогатої худоби із зебу (санта-гертруда, біфмайстер, чарбрей, брідфорд - у США; Бразилії; У нашій країні віддалена гібридизація проведена між тонкорунними вівцями та архаром та виведена нова порода – архаромеринос. У Киргизії та на Алтаї отримані гібриди яка із симентальською худобою.
Віддалена гібридизація супроводжується проявом гетерозису за низкою господарсько цінних ознак.
Проблема отримання та посилення ефекту гетерозису до кінця не вирішена. Основною непереборною перешкодою є втрата гетерозисного ефекту у другому поколінні, тобто гетерозис, отриманий у першому поколінні, не закріплюється, а втрачається у наступних поколіннях при розведенні помісей «у собі». Деякі методи дозволяють підтримувати гетерозис у кількох поколіннях. Одним з найбільш доступних і результативних методів є змінне схрещування, що застосовується в користувальному (товарному) тваринництві. При цьому з помісей першого покоління, отриманих від схрещування маток породи А з виробниками породи, виділяють кращу частину маток і схрещують їх з виробником породи, отримують помісей другого покоління, з проявом гетерозису при поєднанні трьох порід (А, В, С). Далі помісей другого покоління можна схрещувати з виробником породи D і отримувати складніших помісей, в яких представлена спадковість вихідної материнської породи А та спадковість батьківських порід В, С та В. Інших методів, що дозволяють зберегти ефект гетерозису, у тваринництві не розроблено.
У практиці сучасного тваринництва доведено, що ефект гетерозису різноманітний і виявляється у покращенні цінних господарських ознак. Основними показниками гетерозису є підвищення ембріональної та постембріональної життєздатності; зниження витрат корму на одиницю продукції; підвищення скоростиглості, плодючості, продуктивності; прояв ширших можливостей пристосування до зміни умов та нових елементів технології. Широкий діапазон гетерозисного ефекту, що проявляється в різноманітті ознак, що реагують, є відображенням фізіологічних і біохімічних процесів, обумовлених особливостями генетичного апарату гетерозисних тварин.
Використання Гетерозису в рослинництві – важливий прийом підвищення продуктивності рослин. Урожай гетерозисних гібридів на 10-30% вищий, ніж у звичайних сортів. Для використання Р. у виробництві розроблено економічно рентабельні способи отримання гібридне насіння н кукурудзи, томатів, баклажанів, перцю, цибулі, огірків, кавунів, гарбуза, цукрових буряків, сорго, жита, люцерни та ін. рослин. Особливе становище займає група рослин, що вегетативно розмножуються, у яких можливе закріплення Г. в потомстві, наприклад сорти картоплі і плодово-ягідних культур, виведені з гібридного насіння. Для використання Р. з практичною метою застосовуються міжсортові схрещування гомозиготних сортів самозапилюваних рослин, міжсортові (міжпопуляційні) схрещування самозапильних ліній перехреснозапильних рослин (парні, трилінійні, подвійні - чотирилінійні, сортові). Перевага певних типів схрещування кожної с.-х. культури встановлюється з урахуванням економічної оцінки. Усунення труднощів В отриманні гібридного насіння може сприяти використання цитоплазматичної чоловічої стерильності (ЦМС), властивості несумісності у деяких перехреснозапильних рослин та інших спадкових особливостей у структурі квітки та суцвіття, що виключають великі витрати на кастрацію. При виборі батьківських форм отримання гетерозисних гібридів оцінюють їх комбінаційну здатність. Спочатку селекція в цьому напрямку зводилася до виділення кращих за комбінаційною цінністю генотипів з популяцій сортів, що вільно запиляються, на основі інбридингу у формі примусового самозапилення. Розроблено методи оцінки та підвищення комбінаційної спроможності ліній та ін. груп рослин, що використовуються для схрещувань.
Найбільший ефект використання Г. досягнутий на кукурудзі. Створення та впровадження у виробництво гібридів кукурудзи дозволило підвищити на 20-30% валові збори зерна на величезних площах, які займає ця культура в різних країнах світу. Створено гібриди кукурудзи, що поєднують у собі високу врожайність із гарною якістю насіння, посухостійкістю та імунітетом до різних хвороб. Районовані гетерозисні гібриди сорго (Гібрид Ранній 1, Гібрид Схід), гетерозисні міжсортові гібриди цукрових буряків, з яких найбільшого поширення набув Ялтушковський гібрид. Для отримання гетерозисних форм все ширше використовуються лінії цукрових буряків зі стерильним пилком. Явлення Р. встановлені також у багатьох овочевих та олійних культур. Отримано перші результати у вивченні Г. у гібридів пшениці першого покоління, створено стерильні аналоги та відновники фертильності (плодовитості), виявлено джерела ЦМС у пшениці.
ГЕТЕРОЗИС(від грец. heteroiosis - зміна, перетворення), «гібридна потужність», перевага гібридів за низкою ознак та властивостей над батьківськими формами. Термін "Г." запропонований Дж. Шеллом в 1914. Як правило, Р. характерний для гібридів першого покоління, отриманих при схрещуванні неспоріднених форм: разл. ліній, порід (сортів) і навіть видів. У подальших поколіннях (схрещування гібридів між собою) його ефект послаблюється та зникає. Гіпотеза «наддомінування», або моногенного Р., припускає, що гетерозиготи за визнач. гену перевершують за своїми характеристиками відповідні гомозиготи. До явища, що ілюструє цю гіпотезу, можна віднести межаллельную комплементацію. В основі ряду ін гіпотез лежить припущення про наявність у гібрида більшої кількості домінантних алелів різних генів у порівнянні з батьківськими формами і про взаємодію між цими алелями. Гіпотези синтетичного характеру ґрунтуються як на внутрішньогенних, так і на міжгенних взаємодіях. Про значення гетерозиготності як основи Г. свідчить і той факт, що в природних популяціях особини гетерозиготні за великою кількістю генів. Понад те, в гетерозиготном стані зберігається мн. алелей, що виявляють у гомозиготному стані несприятливі ефекти на життєво важливі ознаки. Р. має важливе значення у с.-г. практиці (у с.-г. тварин і рослин Р. нерідко призводить до підвищення продуктивності та врожайності: отримання простих і подвійних міжлінійних гібридів кукурудзи дозволило підвищити на 20-30% валові збори зерна), проте його використання часто недостатньо ефективно, до. досі не вирішена проблема закріплення Р. у ряді поколінь. Як підходи до вирішення цієї проблеми розглядається вегетативне розмноження гетерозисних форм, поліплоїдія та разл. нерегулярні форми статевого розмноження (апоміксис, партеногенез та ін.).
Джерело: "Біологічний енциклопедичний словник." Гол. ред. М. С. Гіляров; Редкол.: А. А. Бабаєв, Г. Г. Вінберг, Г. А. Заварзін та ін. - 2-ге вид., виправл. - М: Рад. Енциклопедія, 1986.)
гетерозис(гібридна потужність, гібридна сила), перевага гібридів першого покоління над батьківськими формами за життєздатністю, врожайністю, плодючістю та рядом інших ознак. Для отримання ефекту гібридної потужності важливо як батьки вибирати неспоріднені форми, що представляють різні лінії, породи, навіть види. На практиці найкращі батьківські пари, що дають найцінніші гібриди, відбираються в результаті численних схрещувань, що дозволяють виявити найбільш вдалу поєднання різних ліній. При схрещуванні між собою наступних поколінь гетерозис слабшає та згасає.
В основі гетерозису лежить різке підвищення гетерозиготності у гібридів першого покоління та перевага гетерозиготза певними генами над відповідними гомозиготами. Таким чином, явище гібридної потужності протилежне результату близькоспорідненого схрещування – інбридингу, Що має нащадків несприятливі наслідки. Генетичний механізм гетерозису (він остаточно не з'ясований) пов'язують також із наявністю в гібрида проти батьками більшої кількості домінантних генів, взаємодіючих між собою у сприятливому напрямі.
Гетерозис широко використовують у практиці сільського господарства підвищення врожайності с.-х. культур та продуктивності с.-г. тварин. У 1930-ті роки. селекціонери США різко підвищили врожайність кукурудзи, застосовуючи гібридне насіння. Одне з важливих завдань селекції– пошуки шляхів «закріплення» гетерозису, тобто. збереження їх у ряді поколінь.
Докладне рішення параграфа § 32 з біології для учнів 10 класу, авторів Сивоглазов В.І., Агафонова І.Б., Захарова О.Т. 2014
Згадайте!
Що таке селекція?
Наведіть приклади відомих вам порід тварин та сортів рослин.
Сорта яблук Антонівка, груша Сіверянка, породи собак: ротвейлер, карликовий пудель, коллі.
Питання для повторення та завдання
1. Що таке селекція?
Селекція (від латів. selectio - відбір) - наука про створення нових та поліпшення існуючих сортів рослин, порід тварин та штамів мікроорганізмів. Одночасно під селекцією розуміють і процес створення сортів, порід і штамів. Теоретичною основою селекції є генетика.
2. Що називають породою, сортом, штамом?
Порода, сорт або штам - це сукупність особин одного виду, що штучно створена людиною і характеризується певними спадковими властивостями.
5. Які складнощі виникають при постановці міжвидових схрещувань?
Віддалена гібридизація полягає у схрещуванні різних видів. У рослинництві за допомогою віддаленої гібридизації створено нову зернову культуру - тритикале, гібрид жита з пшеницею. Ця культура поєднує багато властивостей пшениці (високі хлібопекарські якості) та жита (здатність рости на бідних піщаних ґрунтах). Класичним прикладом міжвидових гібридів у тваринництві є мул, отриманий при схрещуванні осла з кобилицею, який значно перевершує батьків за витривалістю та працездатністю. У Казахстані при схрещуванні диких гірських баранів-архарів з тонкорунними вівцями було створено знамениту архаромериносну породу овець. Однак застосування міжвидових схрещувань має певні складності, тому що одержувані гібриди часто виявляються безплідними (стерильними) або низькоплідними. Стерильність гібридів пов'язані з відсутністю вони парних гомологічних хромосом. Це унеможливлює процес кон'югації. Отже, мейоз не може завершитися і статеві клітини не утворюються.
6. Чи отримують та використовують у вашому регіоні міжвидові гібриди? Використовуючи додаткові джерела інформації, з'ясуйте, гібридами яких видів є такі організми, як бестер, хонорик, лошак, рафанообсіка. Який інтерес вони представляють для сільського господарства?
Подумайте! Згадайте!
2. Чому для кожного регіону потрібні свої сорти рослин та породи тварин? Які сорти та породи характерні для вашого регіону? У чому їх особливості та переваги?
Так як умови середовища в різних регіонах різні, і сорти та породи мають бути пристосовані до конкретних умов. Особливості рослинництва Південного Уралу
3. З великої різноманітності видів тварин, що мешкають на Землі, людина відібрала для одомашнення порівняно небагато видів. Як ви вважаєте, чим це пояснюється?
Процес одомашнення диких тварин починається зі штучної селекції окремих індивідів отримання потомства з певними ознаками, необхідними людині. Індивіди, як правило, вибираються відповідно до певних бажаних характеристик, включаючи зниження агресивності по відношенню до людини та представників власного вигляду. Щодо цього прийнято говорити про приборкання дикого виду. Метою одомашнення є використання тварини в сільському господарстві як сільськогосподарська тварина або як домашній вихованець. Якщо ця мета досягнута, можна говорити про одомашнену тварину. Одомашнення тварини докорінно змінює умови подальшого розвитку виду. Природний еволюційний розвиток замінюється штучною селекцією за критеріями розведення. Таким чином, у рамках одомашнення змінюються генетичні властивості виду.
4. Гетерозис у наступних поколіннях зазвичай не зберігається, згасає. Чому це відбувається?
При схрещуванні різних порід тварин або сортів рослин, а також при міжвидових схрещуваннях у першому поколінні у гібридів підвищується життєздатність та спостерігається потужний розвиток. Явище переваги гібридів за своїми властивостями батьківських форм отримало назву гетерозису, чи гібридної сили. Виявляється у першому поколінні, а у другому згасає.
5. Як ви вважаєте, чому лігри народжуються тільки в зоопарках і не зустрічаються в дикій природі? Поясніть свою точку зору.
Лігри – міжвидові гібриди між левом та тигрицею – виглядають як величезні леви з розмитими смугами. Отже, його батьки відносяться до того самого біологічного роду пантер, але різним видам. Зовні він помітно відрізняється від свого протилежного гібрида, тигрову. Є найбільшим представником сімейства котячих, які існують нині. Виглядає як гігантський лев із розмитими смугами. Лігри не зустрічаються в природі головним чином тому, що в природному середовищі леви та тигри майже не мають шансів зустрітися: сучасний ареал лева включає в основному центральну та південну Африку (хоча в Індії існує остання вціліла популяція азіатських левів), у той час як тигр - виключно азіатський вигляд. Тому схрещування видів відбувається, коли тварини тривалий час живуть в одному вольєрі або клітці (наприклад, в зоопарку або цирку), але потомство дають лише 1-2% пар, через що у світі сьогодні числиться не більше двох десятків лігрів.
6. Як ви вважаєте, чи може застосовуватися масовий відбір під час розведення тварин? Доведіть свою думку.
Чи не застосовують. масовий відбір - це відбір за фенотипом. Індивідуальний – за генотипом. Виробники у тварин - особини з добре прописаним родоводом, тобто. генотип за потрібними ознаками досить добре відомий. Та й особливості тварин - потрібен час для досягнення статевої зрілості, невелика кількість потомства (порівняно з рослинами - зараз можна вважати вирішеною проблемою - штучне запліднення, сурогатні самки) та неможливість безстатевого розмноження.
7. Використовуючи додаткову літературу та ресурси Інтернету, підготуйте повідомлення або презентацію про історію селекції з давніх часів до теперішнього часу.
Селекція як засіб виведення порід свійських тварин і сортів культурних рослин існує давно. Близько 8000-9000 років тому з появою сільського господарства на Близькому Сході, а згодом у Європі та Азії почався розвиток рослинництва та тваринництва. Вже з тих часів люди стали займатися штучним відбором з метою виведення порід тварин та сортів рослин із господарсько-цінними якостями. Про перші селекційні заходи, відомі ще майже 6000 років тому в Еламі (Дворіччя), можна судити з зображення родоводу коней, виявленого на печатці. Існують також відомості, що араби задовго до нової ери застосовували штучне запилення фінікових пальм. У Римській імперії збереглися документи з докладним описом прийомів, які використовуються під час розведення тварин. У працях вчених Стародавнього Китаю та Стародавнього Риму є вказівки на значення відбору колосків у злаків та даються рекомендації щодо проведення такого відбору.
Спочатку селекційні заходи обмежувалися відбором. Він носив несвідомий характер, вівся тривалий час (10-15 років). Селекціонери, не маючи теоретичної бази, керувалися досвідом та інтуїцією. Вони враховували корисні властивості батьківських особин, але цілеспрямовано проводити селекцію було неможливо. Результати схрещування часто виявлялися несподіваними, і в нащадках не виявлялося очікуваної ознаки. Тим не менш, невідомі селекціонери залишили у спадок чимало цінних сортів культурних рослин та порід свійських тварин. Наприклад, ряд кращих сортів бавовнику, що виробляються нині в Росії та США, запозичений у селян старих мексиканських сіл. Методом несвідомого відбору виведені сорти льону-довгунця в деяких районах Пскова: низькорослі рослини йшли на господарські потреби, а насіння високих використовувалися на посів. Відомі сорти озимої (наприклад, Кримка, Полтавка, Сандомирка) та ярої (Улька, Гирка, Сир-Бідай та ін.) пшениці з цінними господарськими якостями, виведені у давнину.
Однак відбір за господарсько-корисними ознаками та властивостями без урахування механізмів їх успадковуваності та мінливості нерідко давав небажані результати. Наприклад, відбір за екстер'єром тонкорунних овець на груди приводив до появи крипторхізму; звільнення від ряби на шиї у романівських овець послаблювало їхню життєздатність; підвищення оброслості вовною у овець супроводжувалося зниженням їхньої ваги. Не вдавалося вивести й чисту лінію віандоттів (порода курей) із рожевим гребенем; незважаючи на вибракування курчат з листоподібним гребенем, вони з'являлися в потомстві. Очевидно, порода складалася з генерозигот за цим геном, так як гомозиготи мали знижену плідність.
Все це свідчило про те, що бажаний результат не можна отримати без теоретичних знань. З кінця XVIII – початку XIX ст. роботи селекціонерів мали вже науковий характер. Головним завданням селекції стало вивчення генетики таких ознак, як продуктивність тварин та врожайність рослин. Розв'язання задач селекції неможливе без знань, що стосуються генетичного аналізу, тобто без знань типу спадкування ознак (домінантна або рецесивна), типу домінування, характеру спадкування (аутосомне або зчеплене зі статтю, незалежне або зчеплене), типу та характеру взаємодії генів в онтогенезі . Головну увагу селекціонери повинні приділяти проблемам взаємовідносини генотипу та середовища, бо від факторів останньої багато в чому залежить експресивність і пенетрантність ознак, що вивчаються.
8. Чи існують у вашому регіоні селекційні станції чи центри? Які дослідження вони проводять? Які їхні досягнення? Разом із учителем організуйте екскурсію на таку станцію.
Ю-У НДІ плодоовочівництва та картоплярства, м. Челябінськ
Ех, яблучко, ранеточка...
У 1931 році з ініціативи І. В. Мічуріна була створена перша на Південному Уралі науково-дослідна установа садівництва - Уральська зональна плодово-ягідна дослідна станція. Організатором цієї станції був Валерій Павлович Ярушін.
А вже наступного року розпочалися наукові дослідження з селекції та підбору сортів, придатних для вирощування в суворих умовах Челябінської та Курганської областей, у тому числі й тих, що входили до них тоді, Камишловському та Кам'янськ-Уральському районах нині Свердловської області. Вчені приступили до обстеження та збирання кращих форм плодово-ягідних культур на схід від Уральського хребта. У 1934 році співробітники станції зареєстрували великий масив дикорослої вишні – 2270 га – в Карагайській лісовій дачі (Анненський бір). У тому ж році наукова експедиція, очолювана доктором сільськогосподарських наук Е. П. Сюбаровою (БелНДІ плодівництва) та челябінським ученим М. М. Саламатовим, обстежила зарості дикої степової вишні у Верхньоуфалійському та Полтавському районах Челябінської області. Одночасно було завезено великі колекції сливи з Далекого Сходу, з Канади, Північної Америки, середньої смуги Росії, Поволжя, карзинські сливи з Сибіру. З відібраного матеріалу у 1937 році вчені виділили сорти та запропонували перший уральський сортимент ягідних культур.
У ті роки, як у народі, так і агрономічній науці, вважалося, що через суворий клімат з морозними та тривалими зимами садівництво на Уралі неможливе. Південноуральським ученим знадобилося лише двадцять років - за селекційними мірками дуже невеликий термін, щоб спростувати цю поширену думку. Завдяки селекції та вивченню нових сортів плодово-ягідних культур на челябінській дослідній станції, у нас стало стрімко розвиватися садівництво.
Перші колективні сади області з'явилися невдовзі після війни. У 1948 році утворилися "Тракторосад", "Дружба" у Металургійному районі, "Локомотив" у Радянському районі, сади Магнітогорського металургійного комбінату. Їхній появі передувала тривала і в'язка боротьба в коридорах тодішньої влади з противниками створення таких садів. Тим не менш, колективне садівництво розвивалося і розвивається досі. Нині садівники виробляють основну частину плодоовочевої продукції.
До початку 50-х років нашими вченими було зібрано та вивчалося 442 сортоутворення яблуні, у тому числі 210 сортів урало-сибірської селекції. Першими офіційно оформленими авторськими свідоцтвами сорту плодово-ягідної дослідної станції були саме яблуні. Основою довоєнного сортименту стали місцеві ранетки. Вони відрізняються пристосованістю до уральського та сибірського клімату, високою врожайністю та малими розмірами плодів вагою від 15 до 50 г. Старше покоління ще пам'ятає ці яскраві гарні яблучка-ранетки – Любимець, Анісік омський, Поникле. Вони здавалися тоді межею мрій, особливо для дітлахів. Але до 60-х років в активі інституту було вже 25 районованих сортів: 14 яблунь, 4 груші, 4 сливи та 3 ягідні культури.
У 1964 році Уральська зональна плодово-ягідна дослідна станція була перейменована на Челябінську плодоовочеву селекційну станцію ім. І. В. Мічуріна. На той час в області вже успішно працював спеціалізований трест "Плодопром", який очолював Всеволод Іванович Назаров. Тісна співпраця науки і виробництва, захопленість та ентузіазм їхніх співробітників підняли південноуральське садівництво на небачені висоти. За підтримки керівників області були створені плодові розплідники: "Смолинський" у передмісті Челябінська, "Мічурінський" у Карталах, "Райдужний" у Магнітогорську, "Тюбеляський" у гірничозаводській зоні. При Смолінському та Мічуринському плодорозсадниках були організовані державні сортовипробувальні ділянки.
Саме тоді, у 50-60-ті роки у колгоспах та радгоспах, що перебувають при МТС, закладалися невеликі сади від 20 до 100 га. Деякі їх збереглися досі. На піку розвитку садівництва області громадські сади займали у нас площу 8 тисяч гектарів, а сама галузь була загалом прибутковою.
У п'ятдесяті роки в нашій області розпочалася також робота з наукового забезпечення картоплярства. На початок 80-х років Челябінська плодоовочева селекційна станція ім. І. В. Мічуріна мала у своєму активі 29 власних сортів плодово-ягідних культур та картоплі, занесених до Державного реєстру селекційних досягнень, допущених до використання.
Вчені станції почали використовувати у селекції рослин світову колекцію форм плодово-ягідних культур та картоплі із Всесоюзного інституту рослинництва та інших науково-дослідних установ, у тому числі зарубіжних. До селекційного процесу залучався генетичний фонд, впроваджувалися нові селекційні технології, що дозволяють скорочувати селекційний процес, зросла підготовка кадрів найвищої кваліфікації. Наукові розробки південноуральських вчених стали впроваджуватися у господарствах Челябінської, Курганської, Кустанайської, Оренбурзької та інших областях, у Республіці Башкортостан.
Нове ім'я – нові цілі
У листопаді 1991-го за рішенням уряду РФ Челябінська плодоовочева дослідна станція ім. І. В. Мічуріна була перетворена в Південно-Уральський НДІ плодоовочівництва та картоплярства. Змінилася не лише назва. Перед інститутом були поставлені серйозніші цілі та напрями науково-дослідницької діяльності. Крім селекції плодово-ягідних культур та картоплі, життя зажадало створення нових ресурсозберігаючих екологічно чистих технологій селекції та обробітку цих культур, наукових досліджень з гібридизації, а також виробництва елітних саджанців нових перспективних сортів садових культур та насіння картоплі на оздоровленій, безвірусній основі із застосуванням біотехнології.
За весь період діяльності інституту, починаючи з Уральської зональної плодово-ягідної станції, челябінськими селекціонерами створено понад 200 сортів плодово-ягідних культур, 18 сортів картоплі, розроблено технології промислового та аматорського садівництва, технології виробництва картоплі із врожайністю до 70 т/.
До державного реєстру селекційних досягнень, допущених до використання, у різні роки було внесено 110 сортів. Про рівень науково-дослідної роботи говорить той факт, що на сьогоднішній день інститут має понад 100 авторських свідоцтв та патентів на сорти та винаходи.
Вперше на Південному Уралі створено моделі інтенсивного сорту плодових, ягідних культур, картоплі до 2020 року, розроблено схеми селекції на продуктивність, зимостійкість, у т.ч. стійкість квіток до весняних заморозків, якість продукції, імунітет. Інститут має багатий генетичний фонд садових культур, який налічує 64 тисячі гібридних рослин, у т.ч. 39 – плодових, 25 тисяч сіянців ягідних культур. Обсяги гібридних схрещувань становлять 45 тисяч квіток.
Наукові дослідження з селекції та агротехніки садових культур та картоплі ведуться у творчій співдружності з провідними науково-дослідними інститутами та досвідченими станціями Росії, ближнього та далекого зарубіжжя.
На сьогоднішній день інститут має селекційний сад площею понад 100 га. Саме тут зосереджено основну наукову діяльність південноуральських селекціонерів.
Яблуня. Вперше у світовій практиці садівництва селекціонери інституту за оригінально розробленою методикою вивели сорти природних карликів з висотою дерев в 1,5-2,5 м. м).
Груша – дивовижна культура на Уралі. Щорічно плодоносить. Плоди смачні, солодкі та придатні для переробки. Залучення до селекції добірних форм уссурійської груші дозволило створити сорти, що відрізняються високою зимостійкістю та продуктивністю, високими смаковими якостями плодів, моногенною стійкістю до парші та польовою стійкістю до грушевого галового кліща.
Абрикос та зливу. Виведено місцеві сорти та виділено добірні форми, що відрізняються підвищеною зимостійкістю плодових бруньок та високою якістю плодів.
Вишневе. Накопичено експериментальні дані для створення генотипів, стійких до кокомікозу. Триває виділення донорів з геном моностійкості до кокомікозу та виявлення форм степової вишні з польовою стійкістю до кокомікозу. З цією метою та для поповнення колекції проведено експедиції з обстеження дикоросів вишні на території Башкирії, Челябінської та Курганської областей. Відібрано форми степової та лісової вишні, стійкі до кокомікозу, великоплідні, гарним смаком плодів.
Ягідні культури. Ведуться дослідження щодо селекції нових сортів, стійких до несприятливих факторів середовища, високозимостійких, з підвищеною стійкістю квіток до весняних заморозків, високопродуктивних, з відмінною якістю плодів. Складено моделі оптимального сорту ягідних культур з урахуванням технологічних запитів селекції 2020-2025 років. Розроблено технології обробітку шипшини, аґрусу, жимолості, смородини, технологію розмноження смородини у плівкових теплицях.
Повернути колишню славу
Реформи, які у аграрному секторі Росії початку 90-х, виявилися руйнівними для садівництва. Як галузь народного господарства воно фактично перестало існувати. Лише у Челябінській області частка промислового садівництва з 65% знизилася до 1%. Майже не залишилося плодоносних насаджень, дослідно-виробничі плодорозсадники практично припинили свою діяльність, а їхня продукція задовольняє попит ринку лише на 12-15%.
В області відсутня цільова програма розвитку промислового садівництва, що ґрунтується на достовірних матеріалах інвентаризації насаджень та нових розробках наукових установ останніх років.
У цьому немає вини науки. Вчені Южно-Уральського науково-дослідного інституту плодоовочівництва та картоплярства неодноразово пропонували сформувати наукові засади відродження галузі. Проте стан макроекономіки та чиновницький консерватизм не дають змоги просунутися вперед. Розрахунок те що, що колективне аматорське садівництво (тобто. приватний сектор) заповнить втрати промислового садівництва, не виправдовується. Та й не може виправдатись. Незважаючи на те, що ЮУНДІПОК щорічно виробляє понад 60 тисяч саджанців плодових та ягідних культур для населення, приватний сектор страждає від нестачі посадкового матеріалу, особливо нових сортів, потреба в якому задовольняється на 47-50%. Цю нішу намагаються заповнити дрібні виробники саджанців – приватники. Але якість їхнього посадкового матеріалу часто не витримує жодної критики за всіма параметрами.
Чи реально відродити громадське садівництво у нових економічних умовах?
Цілком, вважають південноуральські вчені та селекціонери. Але для цього на державному та обласному рівні, на їхню думку, необхідно вирішити найнагальніші питання:
З площ під садами від початку підготовки територій до вступу в плодоношення насаджень скасувати податок на землю
На поворотній основі виділяти капітальні вкладення для посадки багаторічних насаджень
На промислових підприємствах області організувати виробництво спеціальної техніки для садівництва
Необхідні закони щодо захисту вітчизняного виробника на власному ринку
Стимулювати малий бізнес для організації переробки садівництва
У системі профтехосвіти необхідно організувати підготовку кадрів для садівництва
Дуже актуальним є й об'єднання наукового потенціалу уральських учених-аграрників. Для цього необхідно створення Уральського науково-методичного центру з розміщенням їх у Челябінську. Користь від такого об'єднання величезна. Доказом тому координаційна рада з картоплі, створена у квітні 2000 року з ініціативи ДНУ ЮУНДІПОК на громадських засадах. За 8 років спільної роботи інститути картоплярства провели потужну мобілізацію генофонду, поповнили колекції, домовилися про комбінації схрещування, регулярно обмінюються інформацією, вихідним та селекційним матеріалом. Практика координаційної ради показала, що ця форма роботи надзвичайно ефективна, життєздатна і тому заслуговує на розвиток і вдосконалення.
Розпочато роботу і з об'єднання садівницьких установ. Підписано багатосторонню угоду між шістьма науковими установами Уральського та прилеглих до неї регіонів - ДНУ ЮУНДІПОК, БашНДІСГ, Удмуртський НДІСГ, Костанайський НДІСГ, Казахський НДІКОХ, Карабалицька дослідна станція.
Аграрна наука сьогодні переживає важкі часи, але вона жива і готова зробити свій внесок у відродження сільськогосподарського виробництва, зокрема й південноуральського промислового садівництва.
ГЕТЕРОЗИС ГЕТЕРОЗИС
(від грец. heteroiosis - зміна, перетворення), «гібридна потужність», перевага гібридів за низкою ознак та властивостей над батьківськими формами. Термін "Г." запропонований Дж. Шеллом в 1914. Як правило, Р. характерний для гібридів першого покоління, отриманих при схрещуванні неспоріднених форм: разл. ліній, порід (сортів) і навіть видів. У подальших поколіннях (схрещування гібридів між собою) його ефект послаблюється та зникає. Гіпотеза «наддомінування», або моногенного Р., припускає, що гетерозиготи за визнач. гену перевершують за своїми характеристиками відповідні гомозиготи. До явища, що ілюструє цю гіпотезу, можна віднести межаллельную комплементацію. В основі ряду ін гіпотез лежить припущення про наявність у гібрида більшої кількості домінантних алелів різних генів у порівнянні з батьківськими формами і про взаємодію між цими алелями. Гіпотези синтетичного характеру ґрунтуються як на внутрішньогенних, так і на міжгенних взаємодіях. Про значення гетерозиготності як основи Г. свідчить і той факт, що в природних популяціях особини гетерозиготні за великою кількістю генів. Понад те, в гетерозиготном стані зберігається мн. алелей, що виявляють у гомозиготному стані несприятливі ефекти на життєво важливі ознаки. Р. має важливе значення у с.-г. практиці (у с.-г. тварин і рослин Р. нерідко призводить до підвищення продуктивності та врожайності: отримання простих і подвійних міжлінійних гібридів кукурудзи дозволило підвищити на 20-30% валові збори зерна), проте його використання часто недостатньо ефективно, до. досі не вирішена проблема закріплення Р. у ряді поколінь. Як підходи до вирішення цієї проблеми розглядається вегетативне розмноження гетерозисних форм, поліплоїдія та разл. нерегулярні форми статевого розмноження (апоміксис, партеногенез та ін.).
.(Джерело: «Біологічний енциклопедичний словник.» Гл. ред. М. С. Гіляров; Редкол.: А. А. Бабаєв, Г. Г. Вінберг, Г. А. Заварзін та ін. - 2-ге вид. .- М.: Рад.
гетерозис(гібридна потужність, гібридна сила), перевага гібридів першого покоління над батьківськими формами за життєздатністю, врожайністю, плодючістю та рядом інших ознак. Для отримання ефекту гібридної потужності важливо як батьки вибирати неспоріднені форми, що представляють різні лінії, породи, навіть види. На практиці найкращі батьківські пари, що дають найцінніші гібриди, відбираються в результаті численних схрещувань, що дозволяють виявити найбільш вдалу поєднання різних ліній. При схрещуванні між собою наступних поколінь гетерозис слабшає та згасає.
В основі гетерозису лежить різке підвищення гетерозиготності у гібридів першого покоління та перевага гетерозиготза певними генами над відповідними гомозиготами. Таким чином, явище гібридної потужності протилежне результату близькоспорідненого схрещування – інбридингу, Що має нащадків несприятливі наслідки. Генетичний механізм гетерозису (він остаточно не з'ясований) пов'язують також із наявністю в гібрида проти батьками більшої кількості домінантних генів, взаємодіючих між собою у сприятливому напрямі.
Гетерозис широко використовують у практиці сільського господарства підвищення врожайності с.-х. культур та продуктивності с.-г. тварин. У 1930-ті роки. селекціонери США різко підвищили врожайність кукурудзи, застосовуючи гібридне насіння. Одне з важливих завдань селекції– пошуки шляхів «закріплення» гетерозису, тобто. збереження їх у ряді поколінь.
.(Джерело: «Біологія. Сучасна ілюстрована енциклопедія.» Гол. ред. А. П. Горкін; М.: Росмен, 2006.)
Синоніми:
Дивитись що таке "ГЕТЕРОЗИС" в інших словниках:
Прискорення зростання, збільшення розмірів, підвищення життєстійкості та плодючісті гібридів першого покоління в порівнянні з батьківськими формами рослин або тварин. Зазвичай у другому та наступних поколіннях гетерозис згасає. Гетерозис широко… Фінансовий словник
Гетерозис (у перекладі з грецької зміни, перетворення) збільшення життєздатності гібридів внаслідок успадкування певного набору алелів різних генів від своїх різнорідних батьків. Це явище протилежне інбредному ... Вікіпедія
- (від грецької heteroiosis зміна, перетворення), властивість гібридів першого покоління перевершувати за життєстійкістю, плодючістю та іншими ознаками кращу з батьківських форм. У другому та наступних поколіннях гетерозис зазвичай згасає. Сучасна енциклопедія
