Как скрестить растения в домашних условиях? Генетические основы селекции. Закон гомологических рядов Скрещивание сортов растений

Часто неспециалисты с подозрением относятся к гибридным растениям, не подозревая о том, что многие культуры, выращиваемые ими на своих садовых участках, - результат многолетних трудов селекционеров.

У двудомных растений, таких как шпинат, при выращивании на одном участке у одного из сортов нужно удалить мужские растения.

Скрещивание перекрестноопыляющихся культур на изолированных участках намного минимизирует трудозатраты: опыление происходит естественным путем – ветром или насекомыми. Кроме того, на одном изолированном участке возможно размесить несколько растений одного сорта, таким образом, увеличив число полученных гибридных семян. Существенный недостаток такого метода состоит в невозможности полностью исключить попадание посторонней пыльцы. Кроме того, при естественном перекрестном примерно половина растений оказывается оплодотворена пыльцой своего сорта.

В регионах с теплым климатом, где период вегетации достаточно продолжителен, для растений с быстро отцветающими цветками можно использовать изоляцию во временных интервалах: на одном и том же участке проводятся разные комбинации скрещивания. Разные сроки цветения исключают незапланированное переопыление.

В селекционной практике при отсутствии достаточного пространства для организации отдельных участков применяются изоляционные сооружения:

Конструкция выполняется в виде каркаса, который обтягивается легкой прозрачной тканью.
Для изоляции отдельных побегов или соцветий изготавливаются небольшие "домики" из пергаментной бумаги или марли, которыми обтягивают каркас из проволоки.

Для растений, опыляемых насекомыми, при сооружении изоляторов лучше использовать такие материалы, как батист или марля, для ветроопыляемых культур – пергаментную бумагу.

Процесс гибридизации – скрещивания растений – направлен на получение сортов растений, обладающих выигрышными свойствами родительских сортов, таких как:

Высокая урожайность
Устойчивость к
Морозоустойчивость
Засухоустойчивость
Короткие сроки созревания

К примеру, если у отцовского и материнского растения устойчивость к разным , то полученный гибрид унаследует стойкость к обоим болезням.

Гибридные сорта растений обладают лучшей жизнестойкостью, они меньше подвержены перепадам температуры, влажности, изменения климатических условий, чем их негибридные собратья.

Больше информации можно узнать из видео.

Обычно скрещивание проводят в рамках растений одного рода, однако иногда скрещивают и растения разных родов. Цель таких работ – закрепление и умножение благоприятных характеристик и избавление от неблагоприятных особенностей. Скрещивание проводят в стерильных условиях, где можно полностью контролировать и не допустить самоопыления растений. Во время скрещивания с женского растения удаляют лепестки и тычинки (мужские части), оставшееся закрывают бумажным колпаком, пленкой или очень мелкоячеистой сеткой – все это необходимо, чтобы не допустить самоопыления. Когда пестик (женский орган) станет липким, при помощи кисточки на него наносят пыльцу с мужского растения. Затем цветок снова закрывают колпаком и ждут созревания семян. Созревшие семена собирают и высевают. Получение нового растения и его выведение на рынок иногда занимает около 15 лет. Когда скрещивают два растения и получают новое, так называемый гибрид, надо вырастить и опылить наилучшие экземпляры нового поколения, чтобы убедиться в том, что желаемые особенности закрепились. Затем растения выращивают в нескольких разных местах, чтобы проверить, как они себя чувствуют в садах в условиях разного климата. Елена Премудрая

В гетевские времена, как вспоминал сам Гете, в Карлсбаде - на карте не ищите, теперь это Карлови Вари - на водах отдыхающие любили определять в букетах растения по Линнею. Эти букеты пьющим в тени колоннады минеральные воды (гидрокарбонатно-сульфатно-хлоридно-натриевые - к сведению собирающихся в Karlovy Vary) доставлял ежедневно молодой красивый садовник, вызывающий у бледных одиноких дам повышенный интерес.

Правильное определение каждого растеньица было делом чести и успеха у садовника, поощрявшего за скромную плату невинные ботанические увлечения. Трудно сказать почему - из-за ревности ли к садовнику, или к Линнею, но поэт жестко разошелся с Линнеем в принципах систематики растений. Линней, как известно, искал в растениях различия, Гете же стал искать общее и этим, надо сказать, сделал первый шаг к генетической систематизации растений.

Увлечение женщин ботаникой можно было понять: система Линнея была до изумления проста и понятна. Это вам не «Определитель высших растений европейской части СССР» Станкова-Талиева более чем в тысячу страниц, приводящий студентов в предынфарктное состояние.

Линней, сроду не любивший арифметики, тем не менее заложил ее, можно сказать, в основу своей системы. Он подразделил растения на 24 класса, из которых 13 выделены по числу тычинок. Растения с одной тычинкой в каждом цветке помещены в первый класс, с двумя - во второй и так далее до десятого класса, к которому отнесены растения с десятью тычинками. Класс 11-й включал растения с 11-20 тычинками, 20 и более тычинок в цветке говорило о принадлежности к 12-му и 13-му классу. Эти два класса различали по уровню расположения основания тычинок относительно места прикрепления пестика. Растения 14-го и 15-го классов имеют тычинки неравной длины. В цветах классов 15-20-го тычинки у растений сращены между собой или с пестиком. В 21-й класс были помещены однодомные растения, имеющие частью тычиночные, частью плодущие (пестичные) цветки. В 22-й класс попали двудомные растения, развивающие на одних растениях лишь тычиночные, на других - только плодущие цветки. Класс 23-й включал растения с хаотичным разбросом мужских и женских цветков (в том числе порою и совместном) на растении. В 24-м классе были объединены «тайнобрачные» растения - все бесцветковые растения, начиная с папоротникообразных и кончая водорослями. Названы последние «тайнобрачными» по той причине, что ботаники не знали, как они размножаются. Это сейчас биологам известны их организация и размножение лучше, чем цветковых растений.

Линней отнес 20 из 23 классов к явнобрачным обоеполым цветкам. Именно их он посчитал правилом в растительном царстве, остальные - любопытным исключением. Оно вроде бы логично, для растений удобнее - тычинки и пестики рядом, значит, брак без заминки; итог любви - плод и семя появляются в результате самоопыления, зашифрованного биологами латинским словом autogamia.

Уже после Линнея выяснилось, что некоторые растения имеют лишь с виду обоеполые цветки. Хотя у них в цветках рядом и тычинки, и пестики, но пыльцевые клетки в пыльниках недоразвиты и все растение евнух евнухом - смотреть противно. Другие цветки сами себя не могут оплодотворить, но их пыльца способна к производству потомства при опылении пестиков чужих растений.

Поскольку повелось исстари у ботаников все называть латинскими именами, то совокупность тычинок цветка они наименовали андроцеем, а совокупность пестиков (или просто пестик) - гинецеем. Но так как ни один ученый на уже достигнутом однажды ни за что не остановится, то ботаники в дальнейшем в зависимости от строения цветков подразделили их на обоеполые (содержат андроцей и гинецей) и однополые (содержат либо андроцей, либо гинецей). Если мужские и женские цветки расцветают на одном растении, его называют однодомным (кукуруза), если же на разных - двудомным (конопля). У полигамных видов на одном растении бывают обоеполые и однополые цветки (дыня, подсолнечник). Однако, по-видимому, в пику ученым-ботаникам природа порой подставляет их пытливому оку все формы перехода от одного полового типа цветка и растений к другому, вплоть до пустоцветов, вовсе лишенных тычинок и с недоразвитыми пестиками.

Чрезвычайно раздражающее огородников сорное растение мокрица, или топтун, имеет в двух пятичленных мутовках десять тычинок, из которых обыкновенно 5 внутренних с некоторым добавлением таковых же из внешней мутовки сморщены и лишены пыльцы. Цветковые головки черноголовника (Poterium polygamum) содержат кроме чисто плодущих и чисто тычиночных цветков еще и настоящие обоеполые цветки. Они представляют все примеры перехода от настоящих обоеполых к цветкам чисто материнского типа. Кстати, этот ботанический род исключителен среди розоцветных своей склонностью к ветроопылению.

Необычайно разнообразны также степени обособления среди ложнообоеполых плодовитых и тычиночных цветков. Бодяк, спаржа, хурма, виноград, некоторые скабиозы, камнеломки, валерьяны имеют цветки на первый взгляд обоеполые. В них хорошо развиты пестики, видны и тычинки, в пыльниках которых может быть или отсутствовать пыльца. В последнем случае это ложнообоеполые цветки. Что делать, и в природе «лжедмитрии» встречаются. То же самое можно сказать и о части цветков в кистях конских каштанов и некоторых видов щавеля, а также в цветках в центре корзинок мать-и-мачехи и ноготков, имеющих вид настоящих обоеполых цветков, но чьи завязи не дают всхожих семян, так как рыльце не способно пропускать через себя пыльцевые трубки.

Селекция - наука, разрабатывающая пути создания новых и улучшения существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Создание новых сортов и пород основывается на таких важнейших свойствах живого организма, как наследственность и изменчивость. Именно поэтому генетика - наука об изменчивости и наследственности организмов - является теоретической основой селекции.

Имея свои собственные задачи и методы, селекция твердо опирается на законы генетики, является важной областью практического использования закономерностей, установленных генетикой. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук. На сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.

Сорт, порода и штамм - устойчивая группа организмов, искусственно созданная человеком и имеющая определенные наследственные особенности.

Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хозяйственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды.

Основные направления селекции:

высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;
улучшение качества продукции (например, вкус, внешний вид плодов и овощей, химический состав зерна - содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т. д.);
физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям).

выведение стрессоустойчивых пород (для разведения в условиях большой скученности - на птицефабриках, фермах и т. п.);
пушное звероводство;
рыбоводство - разведение рыбы в искусственных водоемах.

ОТЛИЧИЕ КУЛЬТУРНЫХ ФОРМ ОТ ДИКИХ

Культурные формы	Дикие формы
развиты признаки, полезные для человека и часто вредные в естественных условиях	наличие признаков, неудобных для человека (агрессивность, колючесть и т. п.)
высокая продуктивность	низкая продуктивность (мелкие плоды; низкая масса, яйценоскость, удойность)
хуже адаптируются к меняющимся условиям среды	высокая адаптивность
не имеют средств защиты от хищников и вредителей (горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек и т. п.)	наличие естественных защитных приспособлений, повышающих жизнестойкость, но неудобных для человека

основные методы селекции

Основные методы селекции:

подбор родительских пар
отбор
гибридизация
искусственный мутагенез

Подбор родительских пар

Данный метод применяется прежде всего в селекции животных, т. к. для животных характерно половое размножение и немногочисленное потомство.

Выведение новой породы - процесс длительный, требующий больших материальных затрат. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера (совокупности фенотипических признаков), повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д.

Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства . Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. В племенных хозяйствах при подборе производителей всегда ведется учёт родословных, в которых оцениваются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений.

работы И. В. Мичурина

Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдалённых географических мест и скрещивал их друг с другом.

Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определённый период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приёмы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.).

Метод ментора - воспитание на подвое. В качестве привоя Мичурин брал как молодое растение, так и почки от зрелого плодоносящего дерева. Этим методом удалось придать желаемую окраску плодам гибрида вишни с черешней под названием «Краса севера».

Мичурин применял также отдалённую гибридизацию. Им получен своеобразный гибрид вишни и черемухи - церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. Все мичуринские сорта поддерживают путём вегетативного размножения.

Отбор

Искусственный отбор - сохранение для дальнейшего размножения особей с интересующими селекционера признаками. Формы отбора: массовый и индивидуальный.

Интуитивный (бессознательный) отбор - самая древняя форма отбора, используемая ещё древним человеком: отбор особей по фенотипу, т.е. с наиболее полезными сочетаниями признаков.
Методический отбор - отбор для размножения особей с чётко определёнными признаками, согласно цели и с учетом их фенотипов и генотипов.

Массовый отбор - устранение из размножения особей, не имеющих ценные признаки, либо имеющих нежелательные признаки (например, агрессивных).

Массовый отбор может быть эффективен в том случае, если отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки. Массовый отбор обычно проводят среди перекрестноопыляемых растений. При этом селекционеры отбирают растения по фенотипу с интересующими их признаками. Недостаток массового отбора заключается в том, что селекционер не всегда может определить лучший генотип по фенотипу.

Индивидуальный отбор - выделение отдельных особей с интересующими человека признаками и получение от них потомства.

Индивидуальный отбор более эффективен при отборе особей по количественным, сложно наследуемым признакам. Этот вид отбора позволяет точно оценить генотип благодаря анализу наследования признаков у потомства. Индивидуальный отбор применяют по отношению к самоопыляемым растениям (сорта пшеницы, ячменя, гороха и др.).

Гибридизация

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: инбридинг и аутбридинг .

Инбридинг - скрещивание близкородственных форм: в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство.

Результат: получение гомозиготных организмов → разложение исходной формы на ряд чистых линий.

Минусы: пониженная жизнеспособность (рецессивные гомозиготы зачастую несут наследственные заболевания).

Такое скрещивание в определённой степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков. При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость.

В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.

Аутбридинг - неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида.

Результат: получение большого количества гетерозиготных организмов → поддержание полезных качеств и усиление их выраженности в ряду следующих поколений.

Отдалённая гибридизация - получение межвидовых и межродовых гибридов.

Отдалённая гибридизация в селекции животных применяется значительно реже, чем в селекции растений.

Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бесплодны, так как нарушается мейоз и гаметогенез не происходит. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу, поскольку получение полиплоидов на основе умножения числа хромосом у них невозможно.

Преодоление бесплодия межвидовых гибридов растений впервые удалось осуществить в начале 20-х годов ХХ века советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая - редьки. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зёрна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдалённой гибридизации.

Бывает, что бесплодны особи только одного пола. Например, у гибридов высокогорного быка яка и рогатого скота бесплодны (стерильны) самцы, а самки плодовиты (фертильны).

Но иногда гаметогенез у отдалённых гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары (горные бараны), могут пастись высоко в горах, а как мериносы дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного (индийского) крупного рогатого скота с зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид - бестер, хорька и норки - хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасём.

В природе встречаются гибриды зебры и лошади (зеброид), бизона и зубра (зубробизон), тетерева и куропатки (межняк), зайца-русака и зайца-беляка (тумак), соболя и лисицы (кидус), а также тигра и льва (лигр).

В качестве примеров межродовых гибридов растений можно назвать гибрид пшеницы и ржи (тритикале), пшенично-пырейный гибрид, гибрид смородины и крыжовника (йошта), гибрид брюквы и кормовой капусты (куузика), гибриды озимой ржи и житняка, травянистого и древовидного томатов и др.

Гетерозис - явление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколения, превышающих по этим параметрам обоих родителей.

Уже со второго поколения гетерозисный эффект угасает. По-видимому, это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозигот.

Классическими примерами проявления гетерозиса являются мул (гибрид кобылы и осла) и лошак (гибрид коня и ослицы) (рис. 1,2) . Это сильные, выносливые животные, которые могут использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

Рис. 1. Мул Рис. 2. Лошак

Продолжительность их жизни значительно выше, чем у родительских видов.

Лошак меньше мула ростом и строптив, поэтому менее удобен для использования в хозяйственной деятельности человека.

Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве, например - бройлерные цыплята, отличающиеся очень быстрым ростом. Цыплёнок-бройлер - финальный гибрид, полученный в результате скрещивания нескольких линий разных пород кур (мясных родительских форм), проверенных на сочетаемость. Первоначально для такого скрещивания использовали породы корниш (в качестве отцовской формы) и белый плимутрок (в качестве материнской формы).

искусственный мутагенез

Искусственный мутагенез чаще всего используется как метод селекции растений. Он основан на применении физических и химических мутагенов для получения форм растений с выраженными мутациями. Такие формы в дальнейшем используются для гибридизации или отбора.

В селекции растений широко используется полиплоидия.

Полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.

Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом - n), соматические - диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами, три набора - триплоидами (3n), четыре - тетраплоидами (4n) и т. д. Наиболее часто встречаются организмы с числом хромосомных наборов, кратным двум, - тетраплоиды, гексаплоиды (6n) и т. д.

Полиплоиды с нечётным числом наборов хромосом (триплоиды, пентаплоиды и т. д.) обычно не дают потомства (стерильны), т. к. образуемые ими половые клетки содержат неполный набор хромосом - не кратный гаплоидному.

появление полиплоидии

Полиплоидия может возникнуть при нерасхождении хромосом в мейозе. В этом случае половая клетка получает полный (нередуцированный) набор хромосом соматической клетки (2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) образуется триплоидная зигота (3n), из которой развивается триплоид. Если обе гаметы несут по диплоидному набору, возникает тетраплоид. Полиплоидные клетки могут возникнуть в организме при незавершённом митозе: после удвоения хромосом деления клетки может не происходить, и в ней оказываются два набора хромосом. У растений тетраплоидные клетки могут дать начало тетраплоидным побегам, цветки которых будут вырабатывать диплоидные гаметы вместо гаплоидных. При самоопылении может возникнуть тетраплоид, при опылении нормальной гаметой - триплоид. При вегетативном размножении растений сохраняется плоидность исходного органа или ткани.

Благодаря полиплоидии выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Полиплоидные растения часто более жизнеспособны и плодовиты, чем нормальные диплоиды. О их большей устойчивости к холоду свидетельствует увеличение числа видов-полиплоидов в высоких широтах и в высокогорьях.

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала.

Получение полиплоидов в эксперименте тесно связано с искусственным мутагенезом. С этой целью используют специальные мутагены (например, алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе.

Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и других культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.

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

Шелкопряды Астаурова

Очень редки случаи естественной полиплоидии у животных. Однако, академик Б. Л. Астауров разработал метод искусственного получения полиплоидов от межвидового гибрида шелкопрядов Bombyx mori и В. mandarina. У обоих этих видов n = 28 хромосомам.

При синтезировании тетраплоида использовался метод искусственного партеногенеза. Вначале были получены партеногенетические полиплоиды В. mori - 4 n, 6 n. Все полученные особи оказались фертильными (плодовитыми) самками.

Затем произвели скрещивание партеногенетических самок В. mori (4n) с самцами другого вида В. mandarina (2n). В потомстве от такого скрещивания появлялись триплоидные самки 2n В. mori + 1 n В. mandarina.

Эти самки, стерильные в обычных условиях, размножались путем партеногенеза. При этом партеногенетически иногда возникали 6n самки (4n В. mori + 2n В. mandarina).

В потомстве от скрещивания этих самок с 2n самцами В. mandarina были отобраны 4n формы обоего пола с удвоенным набором хромосом каждого вида (2n В. mori +2n В. mandarina).

Если гибрид 1n В. mori + 1n В. mandarina был бесплодным, то тетраплоид (4n) оказался плодовитым и при разведении дал плодовитое потомство. С помощью полиплоидии, таким образом, удалось синтезировать новую форму шелкопряда.

биотехнология

Биотехнология - наука, изучающая возможность модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека.

Применение биотехнологии (рис. 3):

производство лекарств, удобрений, средств биологической защиты растений;
биологическая очистка сточных вод;
восстановление ценных металлов из морской воды;
коррекция и исправление генетических патологий.

Рис. 3. Возможности биотехнологии

Например, включение в геном кишечной палочки гена, ответственного за образование у человека инсулина, позволило наладить промышленное получение этого гормона (рис. 4).

Рис. 4. Биотехнология получения инсулина

В биотехнологии успешно применяются методы генной и клеточной инженерии.

ГЕННАЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Генная инженерия - искусственное, целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.

Исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свертывания крови, в онкологии.

Основной метод генной инженерии: выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Например, введение определённых генов с помощью плазмиды в организм бактерии для синтеза ею определённого белка (рис. 5).

Рис. 5. Применение генной инженерии

Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:

Получение изолированного гена.
Введение гена в вектор (плазмиду) для переноса в организм.
Перенос вектора с геном (рекомбинантной плазмиды) в модифицируемый организм.
Преобразование клеток организма.
Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Клеточная инженерия - это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток.

Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.

На данный момент удалось получить гибриды между клетками животных, далёких по систематическому положению, например мыши и курицы. Соматические гибриды нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и в биотехнологии.

Гибридные клетки, полученные от клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, участвовали в расшифровке генома человека.

Гибриды между опухолевыми клетками и лимфоцитами обладают свойствами обеих родительских клеточных линий: они неограниченно делятся и могут вырабатывать определённые антитела. Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях в медицине.

В эмбриологии для изучения процессов дифференцировки клеток и тканей в ходе онтогенеза используют организмы- химеры , состоящие из клеток с разными генотипами . Их создают путём соединения клеток разных зародышей на ранних этапах их развития.

Клонирование животных - ещё один метод клеточной инженерии: ядро соматической клетки пересаживают в лишённую ядра яйцеклетку с последующим выращиванием зародыша во взрослый организм.

Преимущество клеточной инженерии в том, что она позволяет экспериментировать с клетками, а не с целыми организмами.

Методы клеточной инженерии часто применяют в сочетании с генной инженерией.

работы Н. И. Вавилова

Николай Иванович Вавилов - российский генетик, растениевод, географ.

Н. И. Вавилов организовал 180 экспедиций (20−30 гг. ХХ века) по самым труднодоступным и зачастую опасным районам земного шара с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений.
Им была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция культурных растений (к 1940 г. коллекция включала 300 000 образцов), которые ежегодно размножаются в коллекциях Всероссийского института растениеводства имени Н. И. Вавилова (ВИР) и широко используются селекционерами как исходный материал для создания новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.
Создал учение об иммунитете растений.
Н. И. Вавилов подразделял иммунитет растений на структурный (механический) и химический. Механический иммунитет растений обусловлен морфологическими особенностями растения-хозяина, в частности, наличием защитных приспособлений, которые препятствуют проникновению патогенов в тело растений. Химический иммунитет зависит от химических особенностей растений.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости: у генетически близких видов и родов существуют гены, которые дают сходные признаки. Таким образом, можно предсказать наличие признаков у других видов известного рода.
Установил, что наибольшее разнообразие форм вида сосредоточено в тех районах, где этот вид возник. Н. И. Вавилов выделил 8 центров происхождения культурных растений .

Центры происхождения культурных растений

Центры происхождения культурных растений - географические области, являющиеся родиной дикорастущих предков культурных растений.

Центры происхождения важнейших культурных растений связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания и селекции растений. Подобные очаги одомашнивания (центры доместикации) выявлены и у домашних животных.

Было выделено восемь центров происхождения культурных растений (рис. 6):

1. Средиземноморский (спаржа, маслины, капуста, лук, клевер, мак, свекла, морковь).

2. Переднеазитский (инжир, миндаль, виноград, гранат, люцерна, рожь, дыня, роза).

3. Среднеазиатский (нут, абрикос, горох, груша, чечевица, лен, чеснок, мягкая пшеница).

4. Индо-Малайский (цитрусовые, хлебное дерево, огурец, манго, черный перец, кокосовая пальма, банан, баклажан).

5. Китайский (просо, редька, вишня, яблоко, гречиха, слива, соя, хурма).

6. Центральноамериканский (тыква, фасоль, какао, авокадо, махорка, кукуруза, батат, хлопчатник).

7. Южноамериканский (табак, ананас, томат, картофель).

8. Абиссинский центр (банан, кофе, сорго, твердая пшеница).

В поздних работах Н. И. Вавилова Переднеазиатский и Среднеазиатский центры объединяются в Юго-западноазиатский центр.

Рис. 6. Центры происхождения культурных растений

В настоящее время выделяют 12 первичных центров происхождения культурных растений.

Испокон веку человек создает гибриды как растений, так и животных. Наиболее древними в практике животноводства являются гибриды лошади с ослом (мул, лошак) и зеброй (зеброид), одногорбого верблюда с двугорбым (нар), яка и зебу с крупным рогатым скотом. В свиноводстве практикуется гибридизация домашних свиней с диким кабаном для улучшения приспособляемости к местным условиям. XX век породил тьму новых гибридов: в птицеводстве, рыбоводстве и скотоводстве. А тут еще лигры с тигронами. И конца этому не видно…

Улитка или растение?

Не так давно в СМИ появилось сообщение о находке гибрида растения с животным. Речь шла о морской улитке, длина которой составляет три сантиметра, живущей на Атлантическом побережье Северной Америки. Обнаружившая этот чудо-организм группа ученых из университетов США и Южной Кореи назвала его Elysia chlorotica.

По данным журнала New Scientist, эти морские улитки «являются формой, живущей на солнечной энергии: они едят растения и обладают способностью к фотосинтезу». Найденный гибрид - своего рода желатиновый завод зеленого цвета. Он выглядит как кусок дерева и частично обладает его потенциалом, сохраняюмесяцев, благодаря генам водорослей, которые он потребляет. Мало того что улитка получает хлоропласты - внутриклеточные органоиды растительной клетки, где осуществляется фотосинтез, позволяющий растениям преобразовывать солнечный свет в энергию, - она еще хранит их в своих клетках, расположенных вдоль кишечника. Самое любопытное заключается в том, что если Elysia chlorotica в первое время (две недели) питается водорослями, то всю оставшуюся жизнь - в среднем продолжительность ее не превышает года - она может не потреблять пищи. Пока ученые не смогли раскрыть все тайны этого странного существа, ДНК хлоропластов которого содержит лишь 10% кодированного белка, необходимого для активной жизни улитки. Тем не менее, ряд наблюдений и выводов они опубликовали в журналах американской Академии наук.

Не может быть, потому что…

Обнаружение гибрида растения с животным вызвало в ученом мире сенсацию, однако идея скрещивать животных с животными близких видов осенила человечество еще много лет назад. Классическим примером гибридизации является мул - гибрид кобылы и осла.

Это сильное, выносливое животное, которое используют в значительно более тяжелых условиях, чем родительские формы. Этим мул обязан явлению, названному учеными гетерозисом и наблюдаемому как у домашних животных, так и у растений: при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности.Кстати, гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве, например, при разведении бройлерных цыплят и в свиноводстве. В природе случаи скрещивания дикого животного с представителями других видов крайне редки. Скажем, газели Гранта и Томпсона счастливо сосуществуют в смешанных группах. Эти виды имеют очень много схожего, и отличить их друг от друга могут только эксперты. Несмотря на это, случаев скрещивания этих двух видов не отмечено.

Домашние собаки могут спариваться с другими видами без разбора, но дикие виды собачьих, такие как волки, лисы и койоты, размножаются только внутри своего вида. Помимо очевидных причин, этому мешает еще и то, что во многих группах животных и растений при межвидовых скрещиваниях образуются мощные, но стерильные гибриды, иллюстрацией чему служит упомянутый мул. Поскольку примеров стерильных гибридов множество, ученые пришли к выводу, что обмен генами между различными популяциями или популяционными системами ослабляется или предотвращается разного рода преградами, и коль скоро они мешают повсеместной гибридизации животных или растений близких видов, то в еще большей степени должны мешать появлению гибрида растения с животным.

Из многочисленных опытов ученые сделали вывод, что гибриды почти всегда появляются в неволе в результате неестественных условий обитания или искусственного осеменения. Гибриды забавные…Примером тому может служить величественный лигр - гибрид самца льва и самки тигра - самый крупный представитель семейства кошачьих. Равно как и тигролев - помесь самца тигра и самки льва. Впрочем, тиг-рольвы, или тигроны, наоборот, имеют склонность к карликовости и обычно по размерам меньше своих родителей. Самцы лигров и тигрольвов бесплодны. в то время как самки порой могут приносить потомство. Один тигрон жил с 1978 до 1998 года в Индии, другой в возрасте 24 лет в 2003 году умер в Пекинском зоопарке. В американском Институте охраняемых и редких видов в Майами живет лигр по кличке Геркулес, высота которого в холке составляет 3 м.

Первый лигренок появился в нашей стране в Новосибирском зоопарке в 2004 году, а потом родились еще двое лигрят. Леопардольвом называют результат скрещивания самца леопарда с самкой льва. Голова у него похожа на мамину, а тело - папино. А есть ведь еще и гибриды гибридов - это помеси между самцом тигра и самкой лигра/тигрольва или самцом льва и самкой лигра/тигрольва. Такие гибриды второго уровня чрезвычайно редки и находятся главным образом в частной собственности. Начало процесса скрещивания больших кошек восходит к тем дням, когда владельцы зоопарков хотели заполучить как можно больше странных существ для привлечения публики. Гибридизация берет свое начало в 1800-х, когда зоопарки представляли собой бродячие зверинцы, предназначенные для извлечения прибыли, а не для сохранения видов животных. В Индии, например, межвидовое скрещивание впервые было зафиксировано в 1837 году, когда принцесса индийского штата Джамнагар представила гибрид большой кошки королеве Виктории. Несмотря на то, что все эти гибриды великанов из породы кошачьих неизменно привлекают посетителей зоопарков, многие ученые полагают, что такой путь гибридизации бесперспективен и даже вреден. Во всяком случае, практической пользы от таких гибридов нет, в то время как сами они подвержены болезням и ранней смерти. …и полезные...

Недавно в отечественных СМИ появились сообщения об успешной гибридизации волчицы и пса в питомнике кинологического факультета Пермского военного института внутренних войск. Значительная часть полученных там гибридных животных обладает хорошо выраженными признаками толерантности, то есть терпимости к человеку, а это значит, что едва ли не главный барьер на пути практического использования волчьей спермы в собаководстве в принципе может быть преодолен.Кроме того, все волкособаки в эмоциональном плане весьма сдержанны. Они обладают значительно большей, чем собаки, физической выносливостью. Быстро осваивают площадку с препятствиями, забор высотой более 2 метров легко перепрыгивают с места, выстрелы и взрывы их не пугают. При дрессировке они очень быстро понимают и усваивают, что от них требуется, и, помимо того, несомненно, обладают прекрасным чутьем. Так, скорость обнаружения условного правонарушителя в схронах при обыске объекта у них не превышает одной минуты, у собак же, 1,5-4 минуты при нормативе до 6 минут. Разумеется, волкособаки, холодоустойчивые гибриды карпов с амурским сазаном, овец с муфлоном и архаром не столь впечатляют, как лигры и тигрольвы, но пользы человечеству приносят не в пример больше. А что нам ждать в будущем от крохотной улитки - покажет жизнь.

Несколько интересных фото работ...

В селекции растений используется такой метод, как гибридизация. При этом скрещивают организмы, отличающиеся наследственностью, то есть одной и более парами аллелей генов, а следовательно одним или несколькими внешними признаками. Этот метод селекции включает инбридинг (внутривидовую гибридизацию) и аутбридинг (отдаленную, или межвидовую гибридизацию).

Издавна люди наблюдали процесс естественной гибридизации. Так, животные-гибриды – мулы – были известны еще 2000 лет до нашей эры. Впервые искусственную гибридизацию произвел ученый-садовод Т. Фэрчайлд, который скрестил два вида гвоздик. Научные основы генетики были заложены Менделем, который проводил опыты по гибридизации гороха.

Принцип гибридизации

Заключается в том, что при оплодотворении происходит слияние двух различных по генотипу половых клеток с образованием зиготы, из которой развивается новый организм, наследующий признаки обоих родителей. Естественная гибридизация происходит в природе, искусственная осуществляется человеком в селекции или с другими целями. При этом у покрытосеменных цветки материнского растения опыляются пыльцой другого вида или сорта.

В селекции растений гибридизация используется чрезвычайно широко. Если данный метод необходим с целью соединения желательных свойств исходных организмов, это «комбинационная селекция». В том случае, когда преследуется цель получения и отбора генотипов более лучшего качества, по сравнению с родительскими формами, говорят о «трансгрессивной селекции».

В растениеводстве распространена гибридизация форм в пределах одного вида, или внутривидовая. В результате использования этого метода было создана большая часть сортов культурных растений. Отдаленная гибридизация является более сложным и трудоемким методом развития гибридов. Основная проблема при получении отдаленных гибридов – несовместимость гамет скрещиваемых форм и стерильность полученных гибридов.

Технологические процессы гибридизации различных сельско-хозяйственных культур существенно различаются между собой. Для получения гибридных форм кукурузы растения двух сортов высевают рядами поочередно, а султаны на материнских растениях срезают за несколько дней до цветения. У культур с перекрестным опылением цветков, например, ржи, используют кастрацию цветков материнских растений. У плодовых деревьев кастрация выполняется за 1-2 дня до того, как распустятся бутоны, а женские цветки изолируют, накрывая марлей. После раскрывания бутонов на рыльца пестиков наносят заранее заготовленную пыльцу. Из гибридных семян выращивают новые растения, помещая семена в специальную питательную среду и обеспечивая благоприятные условия для роста.

Виды гибридизации

Большинство из нас едят гибридные фрукты, даже не осознавая этого. И хотя многие люди полагают, что такая еда не очень вкусная, как обычные сорта, но они очень популярны у людей. Было время, когда определенный фрукт был доступен только в одно время на рынках. Сейчас, в продуктовых магазинах вы найдете не только сезонные фрукты, но и некоторые виды не сезонных. Некоторые из этих фруктов, возможно, были привезены из другого места, но чаще вы увидите фрукты местных сортов. Эти фрукты являются гибридами. Данные фрукты выводятся с помощью скрещивания с двух или более аналогичных сортов в пределах одного вида или рода. В результате скрещенное растение получает свойства обоих родителей.

В гибридизации нет ничего нового, это даже происходит естественным путем, чтобы появлялись новые фрукты. Искусственная гибридизация делается для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, улучшение питательных свойств и избавление от некоторых вредителей.

Недостатком данных фруктов является то, что они могут не иметь вкуса и оригинального аромата. Другим недостатком является то, что посадив семена данных растений, не всегда будут из них вырастать такие же растения, как и гибридное родительское растение.

Гибриды это не генетически модифицированные фрукты. В генетические модифицированные фрукты вносится ген другого фрукта или даже животного. Так, например, в помидоры внесли ген животного, этот ген, блокирует синтез фермента, ответственного за созревание плодов.

Узнать больше о гибридах цитрусовых фруктов можете здесь.

Агли фрукт это получилсяс помощью скрещивания грейпфрута и мандарина. Это большой сладкий сочный фрукт с зеленовато-желтой морщинистой кожей. Плод агли имеет сладкую мякоть. В основном культивируется во Флориде. Агли немного больше, чем грейпфрут. Вкус скорее напоминает смесь лимона и мандарина.

Апельсин это гибрид мандарина и помело и начали его культивировать еще за 2,5 тысяч лет до н.э.

Априум получился, благодаря, скрещиванию сливы с абрикосом. Априумы доступны в США в июне. Плод сухой и не очень сочный, при этом очень сладкий с апельсиновым ароматом. Вкус спелых плодов похож на абрикос.

Бойзенова ягода получилась, благодаря, скрещиванию ежевики, малины и логановой ягоды. Ягода больше ежевики с крупными семенами. Ягода имеет насыщенный бордовый цвет. И становится черного цвета, когда поспевает.

Фрукт грейпл представляет собой сочетание винограда и яблока. Grape + apple= grapple. Плод на вкус как виноград, а выглядит как яблоко. Грейпл обычно выглядит больше и мякоть слаще и более хрустящая. Грейпл является торговой маркой, которая была специально обработана, чтобы вкус мякоти был похож на виноград. Грейпл является разновидностью Fuji яблока.

Грейпфрут является гибридом двух цитрусовых видов, помело и апельсина. У плода мякоть красного цвета. Грейпфрут бывает с желтой, оранжевой кожурой и видов: белой, розовой и красной. Цвет не влияет на вкус, в тоже время розовый и красный грейпфрут добавят в вашу диету витамин А.

Декопон является скрещеным между Kiyomi tangor и Ponkan. Kiyomi tangor сам является разновидностью скрещеной между Trovita orange и Mikan или Satsuma. Декопан не имеет косточек и имеет очень сладкие плод. Декопан вывели в Японии в 1972 году. Родовое название декопана shiranuhi или shiranui. Плод декопана очень большой и имеет сладкий вкус.

Йошта получилась, благодаря, скрещиванию между черной смородиной и крыжовником. Размер плода очень большой, но вкус подобен смородине. Плод выдерживает заморозки также хорошо, как и черная смородина. Ягода была выведена в Германии и полностью устойчива к грибкам и бактериям, которые повреждают смородину. Созревшие ягоды имеют темно-синий цвет.

Кровавый лайм является гибридом красного пальчикового лайма и мандарином Ellendale. Кожура, мякоть и сок имеет кроваво-красный цвет. На вкус они очень кислые. Плоды 20-30 мм в ширину.

Лаймкват

Лаймкват это цитрусовый фрукт, который скрещен между лаймом и кумкватом. Лаймкват это небольшое деревцо, которая имеет густую листву и производит много фруктов в молодом возрасте. Он используется во многих рецептах, там где есть лаймы и лимоны. Плод лаймквата небольшой зелено-желтого цвета. Не имеет семян. Плод содержит мало калорий.

Разновидности лаймквата:

Юстис: лайм скрещенный с круглым кумкватом. Лейкленд: лайм скрещенный с круглым кумкватом, с другими семенами гибрида от родителей, как Юстис. Таварес:лайм скрещенный с овальным кумкватом, где плод намного больше и более удлиненный.

Лемато является гибридным вариантом лимона и помидора. Хотя в помидор добавили ген базилика, из-за которого помидор пахнет лимоном. Израильские исследователи разработали генетически модифицированный помидор, который по вкусу напоминает лимон и аромат розы. Около 82 человек попробовали экспериментальный фрукт с не модифицированным фруктом. Они описали этот фрукт как аромат розы, герани и зелени лимона.

Мнения респондентов:

Генетически модифицированные помидоры предпочли 49 человек
Настоящие помидоры предпочли 29 человек
4 человека не склонились ни к одному виду помидоров.

Генетически модифицированные помидоры бывают только светло-красного цвета, потому что они содержат в два раза меньше ликопена, как и обычные помидоры. Они имеют длительный срок хранения и им нужно меньше пестицидов для роста.

Лимандарин, рангпур

Рангпур является гибридным сортом скрещенным между мандарином и лимоном. Рангпур также известен под названием лемандарин. Плод имеют кислый вкус. Название «рангпур» возникло с бенгальского языка. Поскольку этот фрукт выращивается в Рангпуре в Бангладеше, город известен цитрусовыми фруктами. Рангпур также может использоваться для замены лаймов. Плод может быть как маленьким, так и средним по размеру. Рангпур используется как декоративное или комнатное растение в США. Но в основном используется в качестве подвоя в других странах.

Логанова ягода является гибридом американской ежевики и европейской красной малины. Ягоды крупные и удлиненные. Созревшие ягоды становятся темными и ярко-красными. Их собирают в период с июля по сентябрь. Ягоды сочные и имеют резкий кислый вкус. Плоды всегда созревают очень рано.

Марионберри скрещенный между Chehalem и Olallieberries. Эти я годы наиболее распространенные сорта ежевики. Ягоды также блестят, как и другие сорта ежевики. Ягоды среднего размера, сладкие, сочные и имеют терпкий вкус.

Нектакотум является гибридной разновидностью абрикоса, сливы и нектарина. Они красновато-зеленого цвета с мякотью светло-розового цвета. Плод имеет сладкий вкус. Хорошо будет добавлять его в салаты.

Плод круглой и немного грушевидной формы, который по размеру как грейпфрут. Кожура блестяще-желтая и легко чистится. Внутренняя часть делится в основном на 9-13 сегментов, не горькие, мякоть желто-оранжевого цвета. Стенки нежные с мягким вкусом апельсина и грейпфрута и чуть-чуть кислая.

Ортаник это гибрид, скрещенный между апельсином и танжерином. Фрукт был обнаружен на Ямайке. У него сильный цитрусовый аромат и резкий, смутный сладкий вкус. Ортаник имеет бледный цвет и без семян. Имеет сочную мякоть и растет в Средиземноморском регионе.

Olallieberry получился, благодаря, скрещиванию логановой ягоды и янгберри, внешне похожа на классическую ежевику. Имеет сладкий аромат. Используются для создания джемов и вина. Ягоды крупные блестящие и сочные. Эта ягода была выведена 1950 году. Ягоды очень специфические и доступны в основном в Калифорнии.

Пайнберри

Пайнберри получился, благодаря, скрещиванию земляники чилийской и земляники вирджинской. Плод очень ароматный с ананасовым вкусом. Когда плоды созревают, то они становятся белыми с красными семенами. Пайнбери выращивают очень мало, в основном в Европе и Белизе.

Плумкот получился, благодаря, скрещиванию между сливой и абрикосом. Плоды бывают желтого цвета с красным оттенком, мякоть красного или темно-фиолетового цвета в зависимости от сорта. Имеет очень гладкую кожу, подобно сливе. Плумкот растет хорошо там, где растет слива или абрикос.

Плуот фрукт индивидуального скрещивания между сливой и абрикосом. Это новый фрукт, который был выведен Флойдом Зайгером в 1990. Плуот бывает разных цветов от розового до красного. Плуот намного слаще, чем его родители (слива и абрикос). Плуот бывает очень сочным и сладким, поэтому его так любят дети. Имеется около 25 сортов. Плод имеет очень низкое содержание жира и натрия.

Свити, оробланко

Свити это гибрид между помело и белым грейпфрутом. Плод сладкий, большого размера с малым количеством семян. Свити по вкусу похож на запах его цветов. Деревья оробланки не растут в холодных условиях. У него есть тенденция приспосабливаться к окружающей среде очень быстро и хорошо расти. Плод имеет толстую кожуру. В основном импортируется из Израиля.

Citrofortunella mitis

Citrofortunella mitis является гибридом мандарина и кумквата. Плоды кислые и обычно используются в кулинарии.

Тайбери является одной из многочисленных гибридных ягод, скрещенных с ежевикой и малиной. Она была выведена в Шотландии и названа в честь шотландской реки Тэй. Тайбери часто растет в приусадебных садах. Имеет сильный терпкий аромат.

Тангор получился, благодаря, скрещиванию мандарина и апельсина.

Танжело получился, благодаря, скрещиванию танжерина помело или грейпфрута. Плоды танжело и мандарина похожи. Танжело начинает созревать с конца осени по конец зимы. Размер плода обычно бывает от стандартного апельсина до размера грейпфрута. Мякоть танжелы красочная и очень сочная. Из него можно выжимать сок.

Томтато это гибрид картофеля и помидора. На томтато вырастают как помидоры, так и картошка. От семян томтато появляются либо картофель, либо помидоры, они не сохраняют материнские признаки.

Этот фрукт, который распространен в отпускные месяцы, является разновидностью мандарина. Созревают раньше, чем другие цитрусовые фрукты и этот вид фрукта также можно выращивать дома в теплых регионах. Fairchild tangerine был получен путем скрещивания клементина с Orlando tangelo. Плоды вкусные и легко чистятся.

Юдзу получился, благодаря, скрещиванию мандарина с папедой (ичанский лимон). Этот фрукт очень похож на грейпфрут с неровной кожурой. Диаметр плода от 5,5 см до 7,5 см. Этот фрукт в основном выращивают в Китае, Кореи и Японии. Плоды очень ароматные и могут быть желтого или зеленого цвета в зависимости от спелости. Вперёд

Гибрид (от лат. hibrida ) - создание новой особи путем скрещивания живых организмов различных пород, видов, сортов. Процесс гибридизации применяется в основном к живым существам (животным, растениям).

В статье будет сделан акцент на создание таких организмов в животном мире. Это наиболее сложные эксперименты. Также читатель сможет увидеть гибриды животных, фото которых размещены в разделах.

История

Первые попытки создания гибридов осуществлялись еще в XVII веке немецким ученым в области ботаники Камерариусом. А в 1717 году английским садоводом Томасом Фрэйдчайлдом научному сообществу был представлен успешный результат гибридизации - новый вид гвоздики.

В царстве животных все было гораздо сложнее. В мире дикой природы крайне редко можно встретить гибриды животных. Поэтому скрещивание представителей разного вида происходило искусственно - в лабораторных условиях или в заповедниках.

Самый первый гибрид с тысячелетней историей - это, конечно же, мул - смесь осла и лошади.

С середины XIX века с появлением заповедников и зоопарков (в таком виде, в котором мы привыкли их видеть в современности) стали скрещивать между собой медведей - бурого и белого, а также зебру с лошадью.

Уже с середины XX века ученые во всем мире проводят эксперименты по скрещиванию различных видов животных. Все они преследуют различные цели: кто-то выводит гибриды для улучшения производительности, кто-то - для экзотики, а кто-то - для получения эффективных лекарств.

Гибриды животных: какие они?

Во всем мире насчитывается более 80 межвидовых гибридов, но остановимся на самых ярких и известных представителях.

Пизли

Пизли (акнук) - помесь белого медведя и медведя гризли. Первое упоминание о необычном животном датируется 1864 годом. Тогда в северо-западной части Северной Америки, возле озера Рандеву, был застрелен медведь с необычным мутно-белым окрасом и с золотисто-коричневой мордой.

Спустя 10 лет в немецком зоопарке (г. Галле) было получено первое потомство от белого и бурого медведей. Малыши рождались белого цвета, но со временем окрас менялся на голубовато-бурый или золотисто-бурый. Пизли показали хорошие результаты в плане размножения: гибридные животные успешно давали потомство. Скрещивание происходило и между акнуками, и с представителями чистой линии.

Зачастую межвидовые гибриды животных не являются репродуктивными, но пизли составляют исключение, так как оба медведя по биологическим признакам можно отнести к одному виду, но, исходя из ряда морфологических признаков, медведи были выделены учеными в отдельные виды.

Еще до 2006 года существовало мнение, что гибриды животных не встречаются в естественной среде. Этот миф был развеян 16 апреля 2006 года американским охотником Джимом Мартеллом, который на острове Банки (канадская часть Арктики) застрелил пизли, что стало неоспоримым доказательством появления гибридов в дикой природе.

Лигр и тигролев

Первый - гибрид тигрицы и льва, а второй - потомство львицы и тигра. Данные гибриды животных появляются на свет исключительно в искусственных условиях, причина тому банальна - разные места обитания (Африка и Евразия) не позволяют им встретиться, это возможно только в зверинцах.

Внешне лигры похожи на пещерного льва, который вымер еще в период плейстоцена. На сегодняшний день этот гибрид считается самым крупным среди кошачьих. Объясняется это явление генами роста: у тигров они не так активны, как у львов. По этой же причине тигролев меньше тигра.

В парке развлечений «Джангл Айленд» (Майями, США) содержится самец лигр по имени Геркулес весом 418 кг. Для сравнения: средний вес амурского тигра варьируется от 260 до 340 кг, а африканского льва - от 170 до 240 кг. Так, Геркулес за один подход поглощает до 45 кг пищи, а скорость в 80 км/ч развивает за 10 секунд.

Примечательность лигров состоит в том, что эти кошки любят плескаться в воде. Еще одна особенность: лигры - одни из немногих гибридов, которые способны воспроизводить потомство. Так, в Новосибирском зоопарке 16 августа 2012 года лев Самсон и лигрица Зита стали родителями, дав жизнь лилигрице Киаре.

На сегодняшний день в мире насчитывается чуть более 20 лигров.

Бестер

Бестер - гибрид двух представителей семейства осетровых - самки белуги и самца стерляди. Своим появлением бестер обязан российскому ученому-биологу - профессору Н. И. Николюкину. С 1948 года он вплотную занялся проблемой гибридизации осетровых. В 1952 году супруга Николая Ивановича, которая вместе с мужем работала над созданием гибридов рыб, попыталась искусственным путем получить потомство стерляди и белуги. Неколюкины не предполагали, что этот внеплановый эксперимент положит начало новому направлению в рыбоводстве.

Во время опытов профессор скрещивал разные виды осетровых, но до белуги и стерляди очередь не доходила. Возможно, он считал подобный эксперимент изначально провальным, так как эти осетровые разные по размеру и весу (белуга - до тонны, а стерлядь - не более 15 кг), обитают и нерестятся в разных местах, да и их гибриды не могут давать потомство. Но все произошло с точностью до наоборот.

Бестер взял от белуги быстрый рост, а от стерляди - быстрое половое созревание, что является немаловажным фактором для промышленной рыбы. Также у гибрида получилось неимоверно нежное мясо и вкусная икра.

Сейчас на территории России бестеров разводят в промышленных масштабах.

Кама (верблюлама)

Это гибрид бактриана-самца и ламы-самки. Первая кама увидела свет в 1998 году в репродукционном центре животных Дубая. Особь создавалась искусственно, основной целью такого скрещивания было получить животное с выносливостью верблюда и качеством шерсти ламы. Эксперимент удался. Кама получилась весом до 60 кг, с шерстью длиной не менее 6 см, со способностью перевозить грузы до 30 кг. Недостаток верблюламы - неспособность к размножению. Конечно, в природе такой вариант был бы невозможен, так как ламы обитают в Южной Америке, а бактрианы - в Азии и Африке, да и по размерам первые значительно уступают вторым. Несмотря на эти данные, оказалось, что у верблюда и ламы одинаковое количество хромосом.

На сегодняшний день в ОАЭ получено шесть особей кам.

Косаткодельфин (вольфин, китофин)

Косаткодельфин - гибрид касатки (малая черная) и афалины. Первый вольфин появился в аквапарке в Токио, но погиб в полугодовалом возрасте. Второй гибрид косаткодельфина появился на Гавайях в морском парке SeaLifePark в 1986 году. Самка вольфина по кличке Кекаималу начала размножение в возрасте пяти лет, что довольно рано для касаток и дельфинов. Первый опыт материнства был несколько неудачным: мать отказывалась кормить малышку, поэтому её выкармливали искусственно, что позволило вырастить абсолютно ручную особь, но ее жизнь оказалась непродолжительной и оборвалась в возрасте 9 лет. Счастье материнства Кекаималу испытывала три раза, но наиболее успешным оказался последний: в 2004 году от самца афалины появилась на свет самочка Кавили Каи. Малышка оказалась очень игривой, а через месяц после рождения достигла размеров своего отца.

Интересный факт обнаружили ученые: у вольфина 66 зубов, у афалины - 88, а у касатки - 44.

Сейчас в мире существует две особи косаткодельфина, которые содержатся на Гавайях. Иногда появляется информация, что вольфинов видели на воле, но ученым пока не удалось подтвердить эти данные.

Другие гибриды

Давайте посмотрим, каковы наиболее распространенные гибриды животных. Примеры достаточно интересны. Это следующие гибриды:

домашней лошади и зебры - зеброид;
осла и зебры - зебрул;
бизона и зубра - зубробизон;
соболя и куницы - кидас;
цихлидовых - попугай красный;
самки африканского льва и леопарда - левопард;
леопарда и львицы - леопон;
глухаря и тетерева - межняк;
дромадера и бактриана - нар;
львицы и тигра - тигон;
зайцев русака и беляка - тумак;
коровы и яка - хайнак (дзо);
хорька и норки - хонорик;
леопарда и ягуара - ягопард.

А вот такие в ходе многих экспериментов получались

лошади и осла - мул;
ослицы и жеребца - лошак;
барана и козы;
алмазного и золотого фазанов - гибридный фазан;
коровы домашней и американского бизона - бифало;
гибрид, полученный в результате скрещивания селезней мускусных с утками пекинской белой, руанской, оргпингтон, белой алье - муллард;
свиньи домашней с боровом диким - свинья из железного века.

Про гибриды животных можно говорить очень долго, учитывая их количество и многообразие. Но есть ли другие варианты, например, гибриды животных и растений?

На сегодняшний день существует единственный известный гибрид - морская улитка (Elysia chlorotica), обитающая на побережье Северной Америки со стороны Атлантического океана. Эти животные питаются солнечной энергией: употребляя в пищу растения, они фотосинтезируют. Улитку окрестили желатиновым заводом зеленого цвета. Этот гибрид получает хлоропласты, которые потом хранятся в клетках кишечника. Любопытный факт: морская улитка при продолжительности жизни не более одного года может питаться только первые две недели с момента рождения, после чего потребление еды становится неприоритетным.

Гибриды растений и животных стали уже привычными, а как бы отреагировала общественность на гибрид человека и животного? И существуют ли такие?

О существовании таких гибридов ходит много слухов, но, к сожалению, есть весьма мало фактов. Однако, изучая мифологию разных народов, ученые указывают на наличие практически во всех эпосах зверолюдей. Ученые из Австралии и США изучили более 5000 наскальных рисунков, текстов. Чаще всего встречаются описания людей, тела которых (как правило, нижняя часть) состоят из тела лошади, козла, барана, собаки. Названия таких зверолюдей нам хорошо известны из мифологии. Это кентавры, минотавры, сатиры и другие.

Существование подобных «людей» ученые объяснили тем, что в древние времена зоофилия была обычным явлением, особенно в армии, ведь рядом всегда содержались стада овец и коз. Животные были для военных не только потенциальной пищей, но и объектами удовлетворения сексуальных потребностей. У многих ученых Средневековья встречаются упоминания о рождении у женщин детей от животных и наоборот. Эти факты остаются под большим вопросом, так как с биологической точки зрения это невозможно из-за разного набора хромосом.

В последнее время общественности открываются все новые, неоднозначные факты. Один из таких фактов - проведение эксперимента по оплодотворению женщины спермой шимпанзе в фашистской Германии и СССР. По некоторым данным, Советский Союз после ряда попыток получил положительный результат. Дальнейшая судьба эксперимента еще не раскрыта.

Гибрид человека и животного для современного общества является нонсенсом, но в СМИ продолжает появляться информация о подобных экспериментах. Правда это или вымысел? Судить будем лет через 10-20. Время покажет, как далеко шагнет наука, а пока будем поглощать гибридные фрукты-овощи, наслаждаться красотой гибридных растений и животных и надеяться, что человечество не вернется в каменный век.

Представляют собой финальный результат скрещивания различных видов флоры. В процесс скрещивания видов животных протекает без человеческого вмешательства, тогда как растения гибридизируют ученые, желающие достичь определенной цели. Так, благодаря гибридным сортам, овощи дают повышенный и способны быстро приспосабливаться к различным климатическим условиям. Кроме этого, гибридные растения более устойчивы к и изменениям погодных условий.

На сегодняшний день гибридные продукты выращиваются практически повсеместно, а большинство сортов перца, огурцов и помидоров выращены методом гибридизации.

Однако есть у данного метода и свои. Гибридные растения являются либо стерильными, либо их семена не дадут урожая таких же усовершенствованных плодов, что непосредственно связано с расщеплением признаков. Впрочем, любой человек может самостоятельно вывести гибридное растение, которое может пригодиться в хозяйстве и, возможно, стать новым сенсационным сельскохозяйственным видом.

Как вывести гибрид

Переопыление хорошо переносится кабачками, тыквой и патиссонами. Поэтому для получения нового гибридного сорта следует посадить несколько разных видов какого-либо из этих овощей в непосредственной близости друг от друга. Насекомые опылят их, перенеся пыльцу одного растения на другое – а результатом с большой вероятностью станет невиданный ранее патиссон или кабачок.

Гибридные растения не всегда берут от своих «родителей» самые лучшие качества – часто они дают мелкий и невзрачный по всем параметрам урожай.

Также можно вывести гибридный сорт клубники, однако тут уже потребуется серьезно приложить руки. Необходимо посрывать полностью созревшие соцветия растений-гибридизаторов, собрать с них мягкой кистью пыльцу и аккуратно поместить ее на рыльца подопытных растений. Каждый переопыленный цветок нужно поместить в прозрачный индивидуальный пакетик и завязать его веревочкой.

Для получения гибрида земляники нужно дождаться полного созревания ягод, сорвать их и высушить для получения семян. Для посева берутся только маленькие земляничные зернышки, которые обычно хрустят на зубах и застревают в них при поедании земляники или земляничного варенья. Их и высевают в качестве рассады для получения гибридного сорта этой вкусной лесной ягоды.

Как получить качественный посевной материал овощей в домашних условиях, в чем отличие сортов от гибридов? Ответы на эти и другие вопросы по семеноводству вы найдете в приведенном ниже материале.

Получение семян из томатов, перцев, баклажан

Томаты и другие пасленовые - культуры самоопыляющиеся (т.е. плоды завязываются от опыления своей собственной пыльцой). Для получения своих собственных семян нужно, чтобы между одним сортом (или гибридом) в открытом грунте была пространственная изоляция около 50 м, а если место защищено деревьями, кустарниками - не менее 30 см.

В настоящее время у многих овощных культур селекционеры выводят не сорта, а гибриды (F1). Такие гибриды называют гетерозисными. Гетерозис - это способ получения гибридов первого поколения (F1), которые превосходят родительские формы (отцовскую и материнскую) при скрещивании. Гетерозисные гибриды более урожайны, устойчивы к болезням и вредителям, имеют много других полезных свойств по сравнению с сортами. Однако из их плодов не следует брать семена, так как при посеве таких семян на следующий год произойдет расщепление, в потомстве будут обнаруживаться признаки материнских и отцовских растений (растения будут иметь разнообразную высоту, окраску и форму плодов, позже или раньше созревать и т.д.).

Сорта по сравнению с гибридами имеют главное положительное свойство - они не будут расщепляться при соблюдении условий для получения чистосортных семян.

Томат, перец, баклажан - теплолюбивые культуры, они не переносят ранних весенних заморозков. Для получения семян необходимо вырастить качественную рассаду. Рассада к моменту высадки должна иметь высоту 25-35 см, 7-8 листьев, бутоны цветков. Перед высадкой на постоянное место отбирают ровные растения.

Высаживают растения в теплицу или в открытый грунт. На юге (Волгоградская область, Краснодарский и Ставропольский края) эти культуры хорошо растут в открытом грунте и дают полноценный урожай семян и плодов. Но в Нечерноземье и в северных регионах их надо выращивать в теплице.

Семенные растения требуют усиленных подкормок минеральными и органическими удобрениями, более частых поливов. После высадки растения подвязывают к опоре. Для лучшего завязывания плодов рекомендуется аккуратно постукивать по стеблю палочкой, чтобы пыльца попала на рыльце цветка. Тогда семян в плодах будет гораздо больше.

Первые плоды на растении имеют самые сильные и жизнеспособные семена. Семена надо выделять из плодов, которые созрели прямо на растении.

Хорошо созревшие плоды томата моют водой, разрезают поперек, извлекают семена вместе с мякотью в чашку или банку, оставляют на 2-3 дня. После того как семена забродят, промывают их водой и просушивают. Затем хорошо просушенные семена высыпают в бумажные пакетики и хранят до посева.

Следует помнить, что для получения семян перца надо соблюдать главное правило - высаживать сладкие сорта отдельно от острых сортов (т.е. надо соблюдать пространственную изоляцию: на открытом участке - 2000 м, на защищенном - 1000 м). Иначе сладкие сорта перца - их плоды и семена - станут острыми. Лучше всего на дачном участке выращивать какой-нибудь один сорт или вид перца (либо сладкий, либо острый).

Получение собственных гибридных семян

При получении собственных гибридных семян томата и других пасленовых культур самое главное заключается в технике опыления цветков. Предварительно выбирают один сорт - отцовскую форму. С 8 до 10 утра на распустившихся цветках находят созревшие пыльники (тычинки с пыльцой), обрывают их пинцетом и складывают в стеклянную баночку.

Затем выбирают другой сорт - материнскую форму. На этом сорте аккуратно пинцетом раскрывают нераскрывшиеся бутоны (они раскроются завтра-послезавтра), обрывают тычинки и наносят на рыльце пестика пыльцу отцовской формы, предварительно вскрыв пинцетом пыльники. Для опыления одного цветка рекомендуется наносить пыльцу из 2-3 пыльников (повышается гарантия завязывания плода и в плоде образуется больше семян).

После нанесения пыльцы на рыльце цветки изолируют от насекомых (надевают на них мешочек из нетканого материала), на цветоножку вешают этикетку (на ней записывают отцовскую и материнскую форму и дату опыления).

На следующий день мешочки можно снять с цветков. Уже через несколько дней станет ясно, как прошло скрещивание: если завязь начнет увеличиваться в размерах - значит опыление прошло успешно.

Таким образом, можно получить собственные гибридные семена, т.е. гибрид первого поколения (F1).

Выход семян из одного плода перца сладкого - 150-250 шт., перца острого - 300-700 шт., баклажана - 600-1300 шт., томата - 600-1800 шт. Семена томата сохраняют всхожесть до 7-8 лет, перца и баклажана - 2-3 года.

Собственные семена гороха и фасоли

Овощной горох и фасоль - самоопыляющиеся растения. Используя это свойство для получения собственных семян, можно высадить несколько сортов, соблюдая расстояние между ними 20-50 см.

Семена гороха сеют в грунт в конце апреля - начале мая, а фасоли - в конце мая - начале июня. Расстояние в ряду между растениями - 10-12 см (для фасоли) и 5-6 (для гороха), между рядами - 20-30 см.

После появления всходов проводят рыхления, подкормки минеральными или органическими удобрениями перед цветением или во время него.

Для получения семян отбирают типичные для сорта растения, здоровые и однородные. Отбор и прочистки нужно вести начиная с появления всходов, затем в период цветения и формирования бобов.

Убирают растения после пожелтения. Аккуратно выдергивают их, связывают и просушивают под навесом для дозаривания. Затем полностью высохшие стручки с семенами обмолачивают (очищают). С одного семенного растения можно получить 30-40 шт. семян фасоли овощной, 100 и более шт. семян гороха овощного.

Главная > Внутренняя отделка