Theoretische Grundlagen zur Züchtung neuer Rebsorten - Kreuzung von Rebsorten. Wie kreuzt man Pflanzen zu Hause? Wie Pflanzen kreuzen

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Üblicherweise erfolgt die Kreuzung im Rahmen von Pflanzen der gleichen Gattung, manchmal werden aber auch Pflanzen verschiedener Gattungen gekreuzt. Der Zweck einer solchen Arbeit besteht darin, günstige Eigenschaften zu festigen und zu multiplizieren und ungünstige Eigenschaften zu beseitigen. Die Kreuzung erfolgt unter sterilen Bedingungen, wo Sie die Selbstbestäubung der Pflanzen vollständig kontrollieren und verhindern können. Während der Kreuzung werden Blütenblätter und Staubblätter (männliche Teile) von der weiblichen Pflanze entfernt, der Rest wird mit einer Papierkappe, Folie oder einem sehr feinen Netz bedeckt - all dies ist notwendig, um eine Selbstbestäubung zu verhindern. Wenn der Stempel (weibliches Organ) klebrig wird, wird Pollen der männlichen Pflanze mit einem Pinsel darauf aufgetragen. Dann wird die Blume wieder mit einer Kappe bedeckt und wartet darauf, dass die Samen reifen. Reife Samen werden geerntet und ausgesät. Eine neue Anlage zu bekommen und auf den Markt zu bringen, dauert manchmal etwa 15 Jahre. Wenn zwei Pflanzen gekreuzt werden und eine neue entsteht, der sogenannte Hybrid, müssen die besten Exemplare der neuen Generation gezüchtet und bestäubt werden, um sicherzustellen, dass die gewünschten Eigenschaften fixiert werden. Die Pflanzen werden dann an verschiedenen Orten angebaut, um zu testen, wie sie sich in Gärten in verschiedenen Klimazonen verhalten. Elena die Weise

Zu Goethes Zeiten, so erinnerte sich Goethe selbst, in Karlsbad – nicht auf die Karte schauen, jetzt ist es Karlovy Vary – haben Urlauber am Wasser gerne Pflanzen in Sträußen nach Linné bestimmt. Diese Mineralwassersträuße (Kohlenwasserstoff-Sulfat-Chlorid-Natrium - für die Aufmerksamkeit derer, die sich in Karlovy Vary versammeln) wurden täglich von einer schönen jungen Gärtnerin geliefert, die bei blassen einsamen Damen ein erhöhtes Interesse weckt.

Die richtige Definition jeder Pflanze war Ehren- und Erfolgssache für den Gärtner, der gegen eine bescheidene Gebühr harmlose botanische Hobbys förderte. Es ist schwer zu sagen, warum – aus Eifersucht auf den Gärtner oder auf Linné, aber der Dichter widersprach Linné in den Prinzipien der Pflanzentaxonomie ernsthaft. Wie Sie wissen, suchte Linné nach Unterschieden bei Pflanzen, während Goethe begann, nach Gemeinsamkeiten zu suchen, und damit, muss man sagen, den ersten Schritt zur genetischen Systematisierung von Pflanzen tat.

Die Faszination der Frauen für die Botanik war verständlich: Linnés System war erstaunlich einfach und verständlich. Dies ist nicht Stankov-Taliyevs "Schlüssel zu höheren Anlagen des europäischen Teils der UdSSR" auf mehr als tausend Seiten, der Studenten in einen Zustand vor dem Infarkt führt.

Linné, der die Arithmetik lange Zeit nicht mochte, legte sie dennoch, so könnte man sagen, seinem System zugrunde. Er unterteilte Pflanzen in 24 Klassen, von denen 13 durch die Anzahl der Staubblätter unterschieden wurden. Pflanzen mit einem Staubblatt in jeder Blüte werden in die erste Klasse eingeordnet, mit zwei in die zweite usw. bis zur zehnten Klasse, die Pflanzen mit zehn Staubblättern umfasst. Klasse 11 umfasste Pflanzen mit 11–20 Staubblättern, 20 oder mehr Staubblätter in einer Blume, die als zu den Klassen 12 und 13 gehörend angegeben ist. Diese beiden Klassen wurden durch die Lage der Basis der Staubblätter relativ zum Ort der Anbringung des Stempels unterschieden. Pflanzen der 14. und 15. Klasse haben Staubblätter ungleicher Länge. Bei Blüten der Klassen 15-20 sind die Staubblätter der Pflanzen miteinander oder mit einem Stempel verwachsen. In die 21. Klasse wurden einhäusige Pflanzen gestellt, teils langstielige, teils fruchtbare (Pistillat-) Blüten. Die 22. Klasse umfasst zweihäusige Pflanzen, die an einigen Pflanzen nur Staubblätter und an anderen nur fruchtbare Blüten entwickeln. Klasse 23 umfasste Pflanzen mit einer chaotischen Streuung männlicher und weiblicher Blüten (einschließlich manchmal verbundener) auf der Pflanze. In der 24. Klasse wurden „kryptogame“ Pflanzen kombiniert – alles blütenlose Pflanzen, angefangen bei Farnen bis hin zu Algen. Letztere werden „Geheimnis“ genannt, weil die Botaniker nicht wussten, wie sie sich fortpflanzten. Heute kennen Biologen ihre Organisation und Fortpflanzung besser als Blütenpflanzen.

Linné ordnete 20 der 23 Klassen den umklammerten bisexuellen Blumen zu. Sie waren es, die er im Pflanzenreich als die Regel betrachtete, der Rest - eine merkwürdige Ausnahme. Es scheint logisch zu sein, es ist bequemer für Pflanzen - Staubblätter und Stempel sind in der Nähe, was eine reibungslose Ehe bedeutet; das Ergebnis der Liebe - Frucht und Samen entstehen durch Selbstbestäubung, verschlüsselt von Biologen mit dem lateinischen Wort Autogamie.

Bereits nach Linné wurde deutlich, dass manche Pflanzen nur scheinbar zweigeschlechtliche Blüten haben. Obwohl sie Staubblätter und Stempel in der Nähe von Blüten haben, sind die Pollenzellen in den Staubbeuteln unterentwickelt und die ganze Pflanze ist ein Eunuch ein Eunuch - es ist ekelhaft anzusehen. Andere Blumen können sich nicht selbst befruchten, aber ihr Pollen ist in der Lage, Nachkommen zu produzieren, wenn sie von Stempeln fremder Pflanzen bestäubt werden.

Da es bei Botanikern seit jeher üblich war, alles mit lateinischen Namen zu benennen, nannten sie die Gesamtheit der Staubblätter der Blume das Androeceum und die Gesamtheit der Stempel (oder einfach den Stempel) - das Gynoeceum. Da aber kein einziger Wissenschaftler jemals bei dem Erreichten stehen bleiben wird, haben Botaniker sie je nach Struktur der Blüten weiter in zweigeschlechtlich (enthalten Androeceum und Gynoeceum) und eingeschlechtlich (enthalten entweder Androeceum oder Gynoeceum) eingeteilt. Wenn männliche und weibliche Blüten auf derselben Pflanze blühen, wird sie als einhäusig (Mais) bezeichnet, wenn sie jedoch unterschiedlich ist - zweihäusig (Hanf). Bei polygamen Arten auf einer Pflanze gibt es zweigeschlechtliche und eingeschlechtliche Blüten (Melone, Sonnenblume). Anscheinend zeigt die Natur entgegen botanischen Wissenschaftlern ihrem neugierigen Auge jedoch manchmal alle Formen des Übergangs von einer geschlechtlichen Art von Blumen und Pflanzen zu einer anderen, bis hin zu unfruchtbaren Blüten, völlig ohne Staubgefäße und mit unterentwickelten Stempeln.

Die für Gärtner äußerst lästige Unkrautpflanze Assel oder Toptun hat zehn Staubblätter in zwei fünfgliedrigen Wirteln, von denen normalerweise 5 innere, mit einigen Ergänzungen der äußeren Wirtel, runzlig und pollenfrei sind. Die Blütenkörbchen der Mitesser (Poterium polygamum) enthalten neben rein fruchtbaren und rein staminierten Blüten auch echte zweigeschlechtliche Blüten. Sie repräsentieren alle Beispiele für den Übergang von echten Bisexuellen zu Blumen eines rein mütterlichen Typs. Übrigens ist diese botanische Gattung unter den Rosaceae aufgrund ihrer Neigung zur Windbestäubung außergewöhnlich.

Der Grad der Isolierung unter den fälschlich bisexuellen fruchtbaren und staminierten Blüten ist ebenfalls ungewöhnlich unterschiedlich. Distel, Spargel, Kaki, Weintrauben, manche Skabiose, Steinbrech, Baldrian haben Blüten, die auf den ersten Blick zweigeschlechtlich sind. Die Stempel sind in ihnen gut entwickelt, und es sind auch Staubblätter sichtbar, in deren Staubbeuteln Pollen vorhanden sein können oder nicht. Im letzteren Fall handelt es sich um falsche bisexuelle Blüten. Was zu tun ist, und in der Natur werden "falsche Dmitry" gefunden. Dasselbe gilt für einige der Blüten in den Rispen der Rosskastanie und einiger Sauerampferarten sowie für die Blüten in der Mitte der Körbchen von Huflattich und Ringelblume, die wie echte zweigeschlechtliche Blüten aussehen, deren Eierstöcke es aber tun keine keimenden Samen geben, da die Narbe nicht in der Lage ist, Pollenschläuche durch sich selbst zu passieren.

In den Pinseln von Bergahorn (einer der Ahornarten) kann man alle möglichen Übergänge von falsch bisexuellen Staminblüten mit gut entwickelten großen Eierstöcken zu solchen bemerken, bei denen die Stempel unterentwickelt sind oder vollständig fehlen. Übergänge von echten bisexuellen Blüten zu unfruchtbaren Blüten sind bei mehreren Steppenhyazinthenarten zu finden.

Es sind auch Dreihausarten bekannt: Bei ihnen tragen einige Pflanzen nur männliche, andere nur weibliche und wieder andere zweigeschlechtliche Blüten (Smolevka). Von den Kuriositäten der Pflanzen kann man die Veränderung des Geschlechts mit dem Alter oder in einzelnen Jahren feststellen. Herzförmige Trauben, die in ihrer Heimat zu den typischen zweihäusigen gehören, werden im Botanischen Garten Wien durch Sträucher mit stielförmigen Blüten repräsentiert. Aber in manchen Jahren verwirren Weinsträucher die Führer, weil sie neben Staubblättern echte bisexuelle Blüten bilden.

Bei vielen Pflanzen wird die Selbstbefruchtung durch nicht gleichzeitige Reifung von Staubblättern und Stempeln in einer Blume verhindert - Dichogamie (Sonnenblume, Himbeere, Birne, Apfelbaum, Pflaume), bei der Proterandrie unterschieden wird, wenn der Staub der Staubblätter vor der Reife der Stempel reift und Protogynie, wenn die Stempel vor den Staubblättern reifen.

Korbblütler, Lippenblütler, Malven, Nelken und Hülsenfrüchte sind hauptsächlich proterandrisch; proterogynistische Binsen und Austern, Kirkazon und Daphnien, Geißblatt, Globularia, Nachtschatten, Rosen- und Kreuzblütler. Alle einhäusigen Pflanzen sind proterogynistisch: Seggen, Rohrkolben, Igelkräuter, Aroiden mit einhäusigen Blüten, Mais, Brennnesseln, Urut, Mitesser, Spitzklette, Tollgurke, Euphorbiengewächse, Erle, Birke, Walnuss, Platane, Ulme, Eiche, Hasel, Buche . Bei den hier genannten Bäumen und Sträuchern beginnen Staubbeutel mit einer Verzögerung von 2-3 Tagen zu stauben. Bei alpiner Grünerle beträgt dieser Unterschied 4-5 Tage und bei kleinem Rohrkolben sogar neun.

Zweihäusige Pflanzen sind größtenteils proteogyn. In großen Weidendickichten entlang der Ufer unserer Flüsse, die nicht von der Chemie geätzt sind, sind einige Arten noch durch zahlreiche Sträucher vertreten. Einige von ihnen tragen stachelige Blüten, die anderen - Pistillate. Sie befinden sich praktisch in den gleichen Bedingungen, aber trotz gleicher äußerer Bedingungen in der gleichen Gegend übertrumpfen Sträucher mit Stempelblüten ihre „Männer“ mit Staubblattblüten in der Blüte immer geschickt. Bei Weißtaler, Purpurweide, Korbweide und Weide sind die Narben in ihrer Reife 2-3 Tage vor dem Öffnen der Staubblattblüten. Alpenweiden sind die gleichen - stellen Sie sicher, wenn Sie zufällig die Alpen besuchen. Allerdings beschränkt sich hier der Zeitunterschied auf nur einen Tag, woraus berechtigterweise geschlossen werden darf, dass unsere Weiden die proterogynsten Weiden der Welt sind.

Bei Cannabispflanzen, die in der Nähe wachsen, sind zu Beginn der Blüte Narben zu sehen, die für die Wahrnehmung von Pollen bereit sind, obwohl sich noch keine einzige Staminblüte geöffnet hat - sie öffnen sich erst nach 4-5 Tagen. Beim Blaubeer- oder Trankhuhn, das in Laubwäldern und Sträuchern wächst, befinden sich mütterliche und väterliche Individuen in der Nähe. Ihre pistillen Blüten öffnen sich jedoch zwei Tage vor den staminaten. Gleiches gilt für Hopfen und viele andere zweihäusige Pflanzen.

Bei einigen Pflanzen ist die Selbstbefruchtung aufgrund der Anordnung von Staubblättern und Stempeln schwierig, bei denen es für Pollen schwierig ist, auf die Narbe des Stempels ihrer Blüte zu gelangen. Zum Beispiel haben einige Individuen bei Heterostyly Blüten mit langen Stempeln und kurzen Staubblättern, während andere das Gegenteil haben. Einige Enzian (z.B. Uhr oder Kleeblatt), Buchweizen, verschiedene Faultierarten, zahlreiche Primeln (z.B. Breakwort, Turcha, Primel oder Primel) sowie viel Borretsch (Vergissmeinnicht, Lungenkraut etc .) .

Die Uhr hat sehr anmutige, zottelige, weiß-rosa Blumensterne, die mit einem Pinsel auf einem blattlosen Stiel gesammelt wurden. Einige Blumen haben eine niedrige Säule und einen darüber befestigten Staubbeutel, andere hingegen haben hohe Säulen und darunter befestigte Staubbeutel. Die Narben der Pflanze reifen vor den Staubblättern. Insekten, die die Blüten der Uhr besuchen, berühren entweder die Stempel oder die Staubblätter mit demselben Körperteil und führen eine strenge Fremdbestäubung durch. Bei langem Schlechtwetter ist die Blüte jedoch geschlossen und zur Selbstbefruchtung gezwungen.

Primeln, bei Kindern besser bekannt als Widder, gehören zu den ersten Frühlingsblumen, die blühen. Daher der lateinische Name primus - zuerst. Die Pflanze wird nur von Hummeln und Schmetterlingen bestäubt. Aufgrund der Heterokolumnität können die Stempel einiger Blüten nur von Pollen anderer Blüten bestäubt werden. Landet eine Hummel auf einer Blume mit niedrigem Stempel, berührt sie mit ihrem Kopf die hohen Staubgefäße. Es fliegt zu einer Blume mit einem hohen Stempel, berührt die Narbe mit seinem Kopf und bestäubt sich gegenseitig.

Das Phänomen der Heterokolumnarität wurde zuerst an den Blüten von Sumpfturcha und dann an anderen Pflanzen entdeckt. Turchis Überlegenheit in dieser Hinsicht scheint sogar unglaublich, wenn man bedenkt, dass die gesamte Pflanze in Wasser getaucht ist und nur im Juli Blumen über dem Wasser erscheinen. Bemerkenswert an Turchi ist auch, dass es keine Wurzeln hat und die Zellen der Blatthaut die Saugfunktionen darin übernehmen.

Bei Buchweizen wird nach eidesstattlicher Versicherung der Genetiker die lange Kolonnenstruktur durch das rezessive s-Allel und die kurze Kolonnenstruktur durch das dominante S-Allel gesteuert (wir erinnern Sie daran, dass ein Allel eine der Zustandsformen desselben Gens ist). Da die Bestäubung nicht innerhalb einer Blütenart stattfindet, wird in den Populationen jederzeit ein gleiches Verhältnis von Pflanzen mit Ss- und ss-Genotypen aufrechterhalten; das sieht man am Punnett-Gitter, bekannt aus dem Schulbiologiekurs:

also eine 1:1-Aufteilung, wie beim Menschen, in Jungen (AT) und Mädchen (XX) bei den Nachkommen.

Buchweizen ist je nach Blütenstruktur hauptsächlich durch Insekten (Fliegen, Hummeln und vor allem Bienen), die durch Nektar angelockt werden, und nur teilweise durch den Wind an die Fremdbestäubung angepasst. Bei normaler (legitimer) Bestäubung, wenn der Pollen kurzer Staubblätter auf die Narben kurzer Stile und dementsprechend der Pollen langer Staubblätter fällt - auf die Narben langer Stile - wird die größte Anzahl von Samen gesetzt.

Plakun-Gras (Lythrum salicaria) ist eine unserer interessantesten Pflanzen. Tatsache ist, dass die Blüten von Plakun-Gras Stempel in drei verschiedenen Größen und 12 Staubblätter haben, die in zwei Kreisen gleichmäßig verteilt sind. Bei einigen Blumen befindet sich der Stempel über beiden Staubblattkreisen, bei anderen zwischen ihnen und bei anderen unter beiden Kreisen. Folglich befinden sich die Staubblätter ebenso wie die Stempel auf unterschiedlichen Höhen, was eine Kreuzbestäubung ermöglicht. Ein Insekt, das für Nektar ankommt, schmiert sich mit Pollen ein und gibt es an die Narbe des Stempels, dessen Länge dem Staubblatt entspricht, aus dem der Pollen entfernt wurde. Die Befruchtung erfolgt normalerweise, wenn Pollen von einem Staubblatt übertragen werden, das die gleiche Länge wie der Stempel hat. Pollenkörner aus drei unterschiedlich hohen Staubblättern unterscheiden sich in Größe und teilweise in Farbe, und dementsprechend ist auch die Länge der Papillen auf den drei unterschiedlich hohen Narben unterschiedlich, da die Narben unterschiedlichen Pollen auffangen müssen. Der Prozess der Bestäubung wurde erstmals von Charles Darwin im Detail untersucht.

Bei einigen Pflanzen sind die Staubblätter und Stempel in strenger Reihenfolge angeordnet und werden durch Insekten ersetzt, um Pollen zu "entladen" oder die Narbe zu "laden". In unserer gemeinsamen Raute, die an den Hängen und Hügeln in den Wäldern der südlichen Krim zu finden ist, enthält die Blume zehn Staubbeutel, die von geraden, sternförmigen Fäden getragen werden. Zuerst erhebt sich ein Faden und ordnet den von ihm gestützten Staubbeutel in der Mitte der Blüte entlang einer Linie an, die zum Nektar führt, der in einem fleischigen Ring an der Basis des Stempels freigesetzt wird. Es behält diese Position etwa einen Tag lang bei und kehrt dann in seine vorherige Position zurück. Während sich das erste Staubblatt zurückfaltet, erhebt sich ein anderes – und alles wiederholt sich. Das geht so lange, bis alle zehn Staubbeutel nacheinander in der Mitte der Blüte stehen. Wenn sich schließlich auch das zehnte Staubblatt zurückfaltet, erscheint in der Mitte der Blüte eine Narbe, die damals bestäubungsanfällig geworden ist.

Bei den zweigeschlechtlichen Blüten der Brennnessel entwickelt sich die Narbe bereits vor der Blüte und tritt als erste aus der grünlichen Blütenknospe hervor. Staubbeutel an gebogenen Beinen sind wie an Federn mit ineinandergreifenden kleinen grünlichen Integumenten bedeckt. Doch bevor sie den Staubbeuteln erlauben, sich von ihren "Knien" zu erheben, sich aufzurichten und ihre Pollen in Form einer Wolke in der Luft zu verteilen, verdorrt die Narbe und der Griffel löst sich mit der Narbe vom Fruchtknoten. Wenn also der Pollen von den Staubbeuteln freigesetzt wird, endet der Eierstock mit einer Spitze - der getrockneten Basis der gefallenen Säule.

Normalerweise geschieht dies bei Pflanzen anders: Zuerst fallen Staubbeutel und Staubblätter in die Blüte, und erst danach erlangt das Stigma die Fähigkeit, Pollen wahrzunehmen. Bei Balsamblüten sind die Staubbeutel miteinander verwachsen und bilden so etwas wie eine Kappe über der Narbe. Nachdem sich die Blüte geöffnet hat und für ankommende Insekten zugänglich geworden ist, platzen die Staubbeutel sofort und eine aus den geöffneten Staubbeuteln gebildete Kappe erscheint vor uns. Aber jetzt werden die Filamente der Staubblätter getrennt, und die Kappe fällt aus der Blume. Erst jetzt zeigen sich die Narben, schon ziemlich reif. Dasselbe lässt sich bei großblütigen Crails und Geranien beobachten.

Bei den bisexuellen Blüten der Tradescantia, zu Hause gezüchtet und missverstanden als "Frauenklatsch" bezeichnet, öffnen sich die Staubbeutel etwas früher, als die Narben für Pollen anfällig werden. Aber sobald die Narbe zur Bestäubung bereit ist, wickeln sich die Staubblätter zu einer Spirale auf, und bald darauf verblassen die Staubbeutel und bedecken die Staubbeutel auf den gekräuselten Fäden. Der Stil fällt auf und die Narben sind den ganzen nächsten Tag anfällig für Pollen. Diese Blüten werden von Insekten mit kurzen Rüsseln besucht, um sich an dem Saft zerknitterter Hochblätter zu erfreuen, die die Staubblätter verbergen, während sie die Narben berühren und sie mit Pollen bestäuben, der von anderen Blüten stammt. Eine Bestäubung durch den Pollen ihrer Staubbeutel ist nicht mehr möglich.

Botanische Dichogamien, die in ihrer Forschung nur auf morphoökologischen Unterschieden basieren, ohne den Inhalt der Genome zu berücksichtigen, sind der Fülle von Seggenarten zu verdanken, die endlos wiederentdeckt und sogar wiederentdeckt werden. Darüber hinaus kreuzen sich die sogenannten "Arten" von Seggen leicht miteinander und geben viele Zwischenformen hervor, die bereitwillig als neue "Arten" akzeptiert werden (die Autoren der Arten sind von der Möglichkeit angezogen, ihren Namen in lateinischer Transkription zu verewigen). Unvollkommene (unvollständige) Dichogamie bei botanischen Gattungen mit einhäusigen Blüten sorgt beispielsweise bei Seggen zunächst für die sogenannte interspezifische, später intraspezifische Kreuzung. Dies ist verständlich, da die Narbe der allerersten blühenden Pflanze der proterogynen Art nur von Pollen anderer, noch früher blühender „Arten“ bestäubt werden kann.

Lysenko glaubte, dass „der dialektische Materialismus, der durch die Werke des Genossen Stalin entwickelt und zu neuen Höhen gehoben wurde, für die sowjetischen Biologen und die Mitschurinisten die wertvollste und mächtigste theoretische Waffe zur Lösung tiefer Fragen der Biologie ist, einschließlich der Frage nach dem Ursprung von einige Arten von anderen". Deshalb gab er auf dieser neuen Höhe eine überdialektische Definition einer Art: „Eine Art ist ein besonderer, qualitativ definierter Zustand lebender Formen der Materie. Ein wesentliches Merkmal von Pflanzen-, Tier- und Mikroorganismenarten sind bestimmte intraspezifische Beziehungen zwischen Individuen. Das ist es.

Nicht alle Botaniker wollen einsehen, dass in der dialektischen Einheit von Form und Inhalt der Inhalt entscheidend ist. Der Inhalt einer Art ist die Einheit der genetischen Struktur der Populationen, aus denen sie besteht. Äußerlich manifestiert sie sich in phänotypischer Ähnlichkeit, freier Kreuzung und vor allem in der Fähigkeit, durch Kreuzung fruchtbare Nachkommen hervorzubringen. Erbinformationen sind das, was die Art qualitativ bestimmt und ihren Inhalt ausmacht. Es ist schwer zu sagen, ob das Leben gleichzeitig mit der Vererbung entstand (und ich vermute gleichzeitig), aber eines ist sicher: Mit dem Aufkommen der diskreten Vererbung erschienen Arten auf der ganzen Welt.

Unter Berücksichtigung der der Wissenschaft bekannten Formulierungen kann die Definition einer Art wie folgt lauten: Art - eine komplexe und mobile Gemeinschaft von Organismen, die in einem bestimmten Stadium des Evolutionsprozesses qualitativ isoliert ist und sich durch Einheit des Ursprungs, gemeinsame genetische Konstitution, erbliche Stabilität und Fruchtbarkeit der Nachkommen auszeichnet. Die meisten der ausgewählten „Arten“ von Seggen und Weiden entsprechen nicht dieser Definition.

Bei der Unterscheidung „guter“ oder echter Arten durch Kreuzung und die Bildung fruchtbarer Nachkommen sollte man das Phänomen der Selbstinkompatibilität nicht vergessen - die Unmöglichkeit der Selbstbefruchtung bei einigen hermaphroditischen Organismen oder der Kreuzbefruchtung zwischen Individuen einer Art mit denselben genetischen Inkompatibilitätsfaktoren. Die Hauptfunktion von Selbstinkompatibilitätssystemen besteht darin, die Selbstbefruchtung zu verhindern und die Kreuzung zwischen nicht verwandten Individuen zu fördern.

Unterscheiden Sie Gametophyten-, Sporophyten- und heteromorphe Selbstinkompatibilität. Gametophytische Selbstinkompatibilität ist am häufigsten (Getreide, Rüben, Luzerne, Obst, Kartoffeln usw.). Dieses System ist gekennzeichnet durch unabhängige Wirkung in Pollen und Spalte von zwei Allelen des S.-Inkompatibilitätslocus, die in jedem Individuum vorhanden sind. Beispielsweise verhält sich Pollen einer Pflanze mit dem Genotyp S 1 S 2 wie S 1 oder S 2, je nachdem, welches Allel das Pollenkörner enthält. Keines der Allele zeigt Dominanz oder irgendeine andere Form interallelischer Interaktion. Die gleiche vollständige Unabhängigkeit der Wirkung wird in der Spalte beobachtet.

Die Reaktion der Inkompatibilität manifestiert sich in der Stempelsäule: Das Wachstum von Pollenschläuchen, die ein bestimmtes Allel tragen, stoppt in Säulen, die ein identisches Allel enthalten. Wenn alle an der Hybridisierung beteiligten Allele unterschiedlich sind, zum Beispiel S 1 S 2 XS 3 S 4, dann sind alle Pollenschläuche kompatibel, das Ovar ist normal und es werden 4 kreuzkompatible Genotypen in den Nachkommen gebildet. Bei der überwiegenden Mehrheit der untersuchten Arten wird die gametophytische Inkompatibilität von einem oder zwei Loci kontrolliert.

Sporophyten-Inkompatibilität wurde erstmals bei Guayule beschrieben. Bei der Sporophyten-Selbstinkompatibilität hängt das Verhalten jedes Pollenkörns vom Genotyp des Stils ab. Wenn also S 1 S 2 dominiert, wird der gesamte Pollen der S 1 S 2 -Pflanze als S 1 reagieren und wird in der Lage sein, die Säulen zu durchdringen, die das S 2 -Allel tragen, ungeachtet des Genotyps des Pollenschlauchs – S 1 oder S2 .

Heteromorphe Inkompatibilität entsteht auf der Grundlage von Heterostylie, die wir bereits früher beschrieben haben.

Eine der Anpassungen der Pflanze für die Kreuzbefruchtung ist die männliche Sterilität. In den letzten Jahrzehnten ist die männliche Sterilität bei Kulturpflanzen von großem Interesse für Züchter und Saatgutproduzenten, da sie die großtechnische Produktion von heterotischen Hybriden der ersten Generation, die Ertragssteigerungen von bis zu 40 Prozent gegenüber konventionellen Sorten bringen, ermöglicht zeichnet sich durch frühe und freundliche Reifung, hohe Einheitlichkeit und Resistenz gegen schädliche Umwelteinflüsse aus.

Bisher wurden die zytoplasmatische männliche Sterilität (CMS) und die genetische männliche Sterilität (GMS), gesteuert durch die Gene des Zellkerns, beschrieben. Zytoplasmatische männliche Sterilität in Pflanzen beruht auf der Wechselwirkung des sterilen Zytoplasmas (S) mit 1–3 Paaren rezessiver Kerngene (rf). In Gegenwart von dominanten Kerngenen (RF) wird die Pollenfruchtbarkeit wiederhergestellt. CMS wird häufig verwendet, um heterotische Hybride im industriellen Maßstab in Mais, Sorghum, Zuckerrüben, Zwiebeln und Karotten zu erhalten. Allgemein,

Um CMS bei der Saatgutproduktion von Hybriden der ersten Generation (sie werden als F 1 bezeichnet) zu verwenden, werden fruchtbare Sterilitätsfixierer mit dem Nrfrf-Genotyp (N ist normales Zytoplasma), ihre sterilen Analoga - Srfrf und Fruchtbarkeitswiederhersteller - RfRf verwendet.

Genetische männliche Sterilität wird verwendet, um heterotische Samen in Tomaten, Paprika und Gerste zu erhalten. Bei der Herstellung von Hybridsamen auf Basis eines einzigen rezessiven HMS-Gens erfolgt die Aufspaltung in Fi nach Mendel im Verhältnis 3 fruchtbare : 1 sterile Pflanze, da im Gegensatz zu CMS die männliche Sterilität sowohl durch weibliche als auch durch männliche Gameten übertragen wird.

Die Kreuzung ist bekanntermaßen in der Pflanzenzüchtung und Saatgutproduktion weit verbreitet. Die Möglichkeit der künstlichen Herstellung von Hybriden wurde erstmals 1694 vom deutschen Wissenschaftler R. Camerarius vorgeschlagen, und wie so oft glaubte ihm niemand. Erst 1760 erhielt der deutsche Botaniker und Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften Josef Kölreuter eine Kreuzung aus peruanischem Rispentabak mit Shag. Ab diesem Jahr beginnen Wissenschaftler mit der bewussten Hybridisierung.

Je nach Verwandtschaftsgrad der gekreuzten Formen werden intraspezifische und entfernte - interspezifische und intergenerische Hybridisierungen unterschieden. Sind zwei Elternformen an der Kreuzung beteiligt, spricht man von einfacher oder paariger Hybridisierung, bei mehr als zwei von komplexer. Es gibt direkte (A × B) und umgekehrte (B × A) Kreuzungen, die allgemein als reziprok bezeichnet werden. Die Kreuzung von Hybriden mit einem der Elternteile, zum Beispiel (A × B) × A oder (A × B) × B, wird als Rückkreuzung oder Rückkehr bezeichnet.

Symbole werden verwendet, um Hybriden und Elternformen zu bezeichnen: P - Elternform; F 1 - Hybrid der ersten Generation; F 2 - Sekunde usw.; B 1 oder BC 1 ist die erste Generation der Rückkreuzung; In 2 oder BC 2 - die zweite usw. Die mütterliche Form wird durch das Symbol ♀ angezeigt, die väterliche - ♂. Meistens verzichten sie jedoch auf Letzteres und stellen die mütterliche Form an erster Stelle in den Aufzeichnungen der Kreuzungskombination und die väterliche Form an zweiter Stelle.

Die Methode und Technik der Kreuzung hängt von der Biologie der Blüte und Bestäubung, der Befruchtung, den strukturellen Merkmalen der Blüten (bisexuell, zweihäusig), der Lage der letzteren an der Pflanze und im Blütenstand, der Bestäubungsmethode und der Dauer der Lebensfähigkeit ab von Stempel und Pollen sowie Kreuzungsbedingungen.

Züchter nutzen Zwangs-, Beschränkt-Frei- und Freikreuzung, wofür oft die Kastration von Pflanzen notwendig ist. Kastration ist die Entfernung unreifer Staubbeutel oder deren Beschädigung durch Schneiden, thermische Sterilisation (Heißluft oder Wasser) oder chemische Kastration - die Verwendung speziell ausgewählter Gametozide.

Bei der Zwangskreuzung werden kastrierte und isolierte Mutterpflanzen mit dem Pollen der Vaterpflanze bestäubt. Bei freier Kreuzung werden Elternformen in abwechselnden Reihen ausgesät. Kastrierte, männlich-sterile oder biologisch weibliche Mutterpflanzen werden durch Pollen von nahegelegenen Vaterpflanzen bestäubt.

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Auswahl- eine Wissenschaft, die Wege entwickelt, um neue Pflanzensorten, Tierrassen und Stämme von Mikroorganismen zu schaffen und bestehende zu verbessern.

Die Schaffung neuer Sorten und Rassen basiert auf so wichtigen Eigenschaften eines lebenden Organismus wie Vererbung und Variabilität. Deshalb ist die Genetik – die Wissenschaft von der Variabilität und Vererbung von Organismen – die theoretische Grundlage der Selektion.

Die Selektion, die ihre eigenen Aufgaben und Methoden hat und fest auf den Gesetzen der Genetik basiert, ist ein wichtiges Gebiet für die praktische Nutzung der von der Genetik festgelegten Muster. Gleichzeitig orientiert sich die Auswahl auch an den Leistungen anderer Wissenschaften. Bis heute hat die Genetik das Niveau des gezielten Designs von Organismen mit den gewünschten Merkmalen und Eigenschaften erreicht.

Sorte, Rasse und Sorte- eine stabile, vom Menschen künstlich geschaffene Gruppe von Organismen mit bestimmten erblichen Eigenschaften.

Alle Individuen innerhalb der Rasse, Sorte und des Stammes haben ähnliche, erblich festgelegte morphologische, physiologische, biochemische und wirtschaftliche Merkmale und Eigenschaften sowie die gleiche Art der Reaktion auf Umweltfaktoren.

Die Hauptrichtungen der Auswahl:

hohe Produktivität von Pflanzensorten, Fruchtbarkeit und Produktivität von Tierrassen;
Verbesserung der Produktqualität (z. B. Geschmack, Aussehen von Obst und Gemüse, chemische Zusammensetzung des Getreides - Gehalt an Eiweiß, Gluten, essentiellen Aminosäuren usw.);
physiologische Eigenschaften (Frühreife, Trockenheitsresistenz, Winterhärte, Resistenz gegen Krankheiten, Schädlinge und ungünstige klimatische Bedingungen).

züchtung stressresistenter Rassen (für die Zucht unter Bedingungen mit hohem Andrang - in Geflügelfarmen, Farmen usw.);
Pelzzucht;
Fischzucht - Zucht von Fischen in künstlichen Stauseen.

DER UNTERSCHIED DER KULTURFORMEN VON WILD

kulturelle Formen	wilde Formen
entwickelte Eigenschaften, die für den Menschen vorteilhaft und unter natürlichen Bedingungen oft schädlich sind	das Vorhandensein von Anzeichen, die für eine Person unangenehm sind (Aggressivität, Stacheligkeit usw.)
Hohe Produktivität	geringe Produktivität (kleine Früchte; geringes Gewicht, Legeleistung, Milchleistung)
weniger anpassungsfähig an wechselnde Umweltbedingungen	hohe Anpassungsfähigkeit
keine Schutzmittel gegen Fressfeinde und Schädlinge haben (Bitter- oder Giftstoffe, Dornen, Dornen usw.)	das Vorhandensein natürlicher Schutzvorrichtungen, die die Vitalität erhöhen, aber für den Menschen unbequem sind

grundlegende Zuchtmethoden

Hauptauswahlmethoden:

Auswahl der Elternpaare
Auswahl
Hybridisierung
künstliche Mutagenese

Auswahl der Elternpaare

Diese Methode wird vor allem in der Tierzucht eingesetzt, da sich Tiere durch geschlechtliche Fortpflanzung und eine geringe Anzahl an Nachkommen auszeichnen.

Das Züchten einer neuen Rasse ist ein langwieriger Prozess, der hohe Materialkosten erfordert. Es kann zielgerichtet sein, etwas Bestimmtes zu erlangen Außen(eine Reihe von phänotypischen Merkmalen), eine Steigerung der Milchleistung, des Milchfettgehalts, der Fleischqualität usw.

Zuchttiere werden nicht nur nach äußeren Merkmalen, sondern auch nach Herkunft u Qualität der Nachkommen. Daher ist es notwendig, ihren Stammbaum gut zu kennen. In Zuchtbetrieben wird bei der Auswahl der Erzeuger immer ein Stammbaum geführt, in dem die äußeren Merkmale und die Produktivität der Elternformen über mehrere Generationen hinweg bewertet werden.

Werke von I. V. Michurin

Einen besonderen Stellenwert in der Praxis der Veredelung von Obst- und Beerenkulturen nimmt die Selektionsarbeit ein. I. V. Michurina. Großen Wert legte er auf die Auswahl der Elternpaare für die Kreuzung. Er verwendete jedoch keine einheimischen Wildsorten (da sie eine stabile Vererbung hatten und die Hybride normalerweise zum wilden Elternteil abwich), sondern nahm Pflanzen von anderen, entfernten geografischen Orten und kreuzte sie miteinander.

Ein wichtiges Bindeglied in Michurins Arbeit war zielgerichtete Bildung Hybridsämlinge: In einem bestimmten Zeitraum ihrer Entwicklung wurden Bedingungen für die Dominanz der Merkmale eines Elternteils und die Unterdrückung der Merkmale des anderen geschaffen, d. H. Eine wirksame Kontrolle der Dominanz von Merkmalen (verschiedene Bodenbearbeitungsmethoden, Befruchtung, Veredelung in die Krone einer anderen Pflanze usw.).

Die Mentorenmethode- Erziehung auf Lager. Als Spross nahm Michurin sowohl eine junge Pflanze als auch Knospen von einem reifen Frucht tragenden Baum. Mit dieser Methode war es möglich, den Früchten der Kirsch-Kirsch-Hybride namens "Beauty of the North" die gewünschte Farbe zu verleihen.

Michurin verwendete auch die Fernhybridisierung. Er erhielt eine Art Hybride aus Kirsche und Vogelkirsche - Cerapadus sowie eine Hybride aus Schlehe und Pflaume, Apfel und Birne, Pfirsich und Aprikose. Alle Michurin-Sorten werden durch vegetative Vermehrung unterstützt.

Auswahl

künstliche Selektion- Erhaltung für die weitere Vermehrung von Individuen mit für den Züchter interessanten Merkmalen. Selektionsformen: Masse und Individuum.

Intuitive (unbewusste) Auswahl- die älteste Form der Selektion, die von den Menschen der Antike verwendet wurde: Selektion von Individuen nach Phänotyp, d.h. mit den nützlichsten Feature-Kombinationen.
Methodische Auswahl- Auswahl für die Reproduktion von Individuen mit klar definierten Merkmalen, je nach Ziel und unter Berücksichtigung ihrer Phänotypen und Genotypen.

Massenauswahl- Eliminierung von Personen aus der Reproduktion, die keine wertvollen Merkmale oder unerwünschte Merkmale (z. B. aggressive) aufweisen.

Massenselektion kann effektiv sein, wenn qualitative, einfach vererbte und leicht identifizierbare Merkmale ausgewählt werden. Die Massenselektion wird normalerweise unter fremdbefruchtenden Pflanzen durchgeführt. Gleichzeitig wählen Züchter Pflanzen nach dem Phänotyp mit den für sie interessanten Merkmalen aus. Der Nachteil der Massenselektion ist, dass der Züchter nicht immer den besten Genotyp aus dem Phänotyp bestimmen kann.

Individuelle Auswahl- Auswahl einzelner Personen mit für eine Person interessanten Merkmalen und Gewinnung von Nachkommen von ihnen.

Die individuelle Auswahl ist effektiver bei der Auswahl von Personen nach quantitativen, schwer vererbbaren Merkmalen. Diese Art der Selektion ermöglicht eine genaue Bestimmung des Genotyps durch die Analyse der Vererbung von Merkmalen bei den Nachkommen. Bei selbstbefruchtenden Pflanzen (Weizen-, Gersten-, Erbsensorten etc.) wird Einzelselektion angewandt.

Hybridisierung

In der Zuchtarbeit mit Tieren werden hauptsächlich zwei Kreuzungsmethoden verwendet: Inzucht und Auszucht.

Inzucht- Kreuzung eng verwandter Formen: Als Ausgangsformen werden Geschwister oder Eltern und Nachkommen verwendet.

Ergebnis: Gewinnung homozygoter Organismen → Zerlegung der ursprünglichen Form in mehrere reine Linien.

Nachteile: reduzierte Lebensfähigkeit (rezessive Homozygoten tragen oft Erbkrankheiten).

Bis zu einem gewissen Grad ähnelt eine solche Kreuzung der Selbstbestäubung bei Pflanzen, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Homozygotie und damit zur Festigung wirtschaftlich wertvoller Merkmale bei Nachkommen führt. Gleichzeitig erfolgt die Homozygotisierung für die Gene, die das untersuchte Merkmal kontrollieren, umso schneller, je enger verwandte Kreuzungen zur Inzucht verwendet werden. Allerdings führt eine Homozygotisierung bei Inzucht wie bei Pflanzen zu einer Schwächung der Tiere, verringert ihre Widerstandskraft gegenüber Umwelteinflüssen und erhöht die Inzidenz.

In der Zucht ist Inzucht normalerweise nur ein Schritt zur Verbesserung einer Rasse. Es folgt die Kreuzung verschiedener Interline-Hybriden, wodurch unerwünschte rezessive Allele in einen heterozygoten Zustand überführt und die schädlichen Auswirkungen von Inzucht deutlich reduziert werden.

Auszucht- beziehungslose Kreuzung zwischen Individuen derselben Rasse oder verschiedener Tierrassen innerhalb derselben Art.

Ergebnis: Gewinnung einer großen Anzahl heterozygoter Organismen → Aufrechterhaltung nützlicher Eigenschaften und Erhöhung ihrer Schwere in den nächsten Generationen.

Remote-Hybridisierung - Erhalten von interspezifischen und intergenerischen Hybriden.

Die Fernhybridisierung wird in der Tierzucht viel seltener eingesetzt als in der Pflanzenzüchtung.

Interspezifische und intergenerische Hybriden von Tieren und Pflanzen sind meistens steril, da die Meiose gestört ist und keine Gametogenese stattfindet. Gleichzeitig ist die Wiederherstellung der Fruchtbarkeit bei Tieren eine schwierigere Aufgabe, da es unmöglich ist, Polyploide auf der Grundlage der Vervielfachung der Chromosomenzahl in ihnen zu erhalten.

Die Überwindung der Unfruchtbarkeit interspezifischer Pflanzenhybriden wurde erstmals in den frühen 20er Jahren des 20. Jahrhunderts durch die sowjetische Genetik erreicht G. D. Karpechenko beim Überqueren von Rettich und Kohl. Diese neu von Menschenhand geschaffene Pflanze sah weder aus wie ein Rettich noch wie ein Kohl. Die Hülsen nahmen sozusagen eine Zwischenstellung ein und bestanden aus zwei Hälften, von denen die eine einer Kohlhülse, die andere einem Rettich ähnelte. Jede der ursprünglichen Formen hatte 9 Chromosomen in den Keimzellen. In diesem Fall hatten die Zellen des daraus erhaltenen Hybrids 18 Chromosomen. Aber einige Eier und Pollenkörner enthielten alle 18 Chromosomen (Diploide), und als sie gekreuzt wurden, entstand eine Pflanze mit 36 Chromosomen, die sich als fruchtbar herausstellte. Somit wurde die Möglichkeit der Verwendung eines Polyploiden zur Überwindung von Nichtkreuzung und Unfruchtbarkeit während einer Fernhybridisierung bewiesen.

Es kommt vor, dass Personen nur eines Geschlechts unfruchtbar sind. Zum Beispiel bei Hybriden aus einem Hochgebirgsbullen, einem Yak und einem Rind, (steril) Männchen und Weibchen sind fruchtbar (fruchtbar).

Aber manchmal verläuft die Gametogenese bei entfernten Hybriden normal, was es ermöglichte, neue wertvolle Tierrassen zu erhalten. Ein Beispiel sind die Archa-Merinos, die wie Argali (Bergschafe) hoch in den Bergen grasen können und als Merinos gute Wolle liefern. Fruchtbare Hybriden wurden durch Kreuzung lokaler (indischer) Rinder mit Zebu erhalten. Bei der Kreuzung von Beluga und Sterlet wurde eine fruchtbare Hybride erhalten - Bester, Frettchen und Nerz - Honorik, eine Hybride zwischen Karpfen und Karausche, ist produktiv.

In der Natur gibt es Hybriden aus einem Zebra und einem Pferd (Zebroid), einem Bison und einem Bison (Bison), einem Birkhuhn und einem Rebhuhn (Mezhnyak), einem Hasen und einem weißen Hasen (Manschette), einem Zobel und einem Fuchs (kidus), sowie ein Tiger und ein Löwe (ligr).

Beispiele für gattungsübergreifende Hybriden von Pflanzen umfassen eine Hybride aus Weizen und Roggen (Triticale), eine Weizen-Couchgras-Hybride, eine Hybride aus Johannisbeere und Stachelbeere (Yoshta), eine Hybride aus Steckrübe und Futterkohl (Kuuzika), Hybriden aus Winterroggen u Weizengras, grasige und baumartige Tomaten usw. .

Heterosis- das Phänomen der erhöhten Lebensfähigkeit, Produktivität und Fruchtbarkeit von Hybriden der ersten Generation, die beide Eltern in diesen Parametern übertreffen.

Bereits ab der zweiten Generation verblasst der heterotische Effekt. Offensichtlich ist dies auf eine Abnahme der Anzahl heterozygoter Organismen und eine Zunahme des Anteils an Homozygoten zurückzuführen.

Klassische Beispiele für die Manifestation der Heterosis sind das Maultier (eine Mischung aus Stute und Esel) und ein Hinny (eine Mischung aus Pferd und Esel) (Abb. 1.2). Dies sind starke, robuste Tiere, die unter viel schwierigeren Bedingungen als Elternformen eingesetzt werden können.

Reis. 1. Maultier Fig. 2. Loshak

Ihre Lebenserwartung ist viel höher als die der Elternarten.

Ein Hinny ist kleiner als ein Maultier und eine Spitzmaus, daher ist es weniger geeignet für die Verwendung in menschlichen wirtschaftlichen Aktivitäten.

Heterosis ist beispielsweise in der industriellen Geflügelhaltung weit verbreitet - Masthähnchen, die sich durch ein sehr schnelles Wachstum auszeichnen. Masthähnchen ist der endgültige Hybrid, der durch Kreuzung mehrerer Linien verschiedener Hühnerrassen (Fleisch-Elternformen) gewonnen und auf Kompatibilität getestet wurde. Anfänglich wurden Cornish (als väterliche Form) und White Plymouthrock (als mütterliche Form) für eine solche Kreuzung verwendet.

künstliche Mutagenese

Künstliche Mutagenese wird am häufigsten als Pflanzenzüchtungsverfahren verwendet. Es basiert auf der Verwendung physikalischer und chemischer Mutagene, um Pflanzenformen mit ausgeprägten Mutationen zu erhalten. Solche Formen werden weiter zur Hybridisierung oder Selektion verwendet.

Weit verbreitet in der Pflanzenzüchtung Polyploidie.

Polyploidie- eine Zunahme der Anzahl von Chromosomensätzen in den Körperzellen, ein Vielfaches der haploiden (einzelnen) Anzahl von Chromosomen; Art der genomischen Mutation.

Geschlechtszellen der meisten Organismen sind haploid (enthalten einen Chromosomensatz - n), somatisch - diploid (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 ) usw.

Polyploide mit einer ungeraden Anzahl von Chromosomensätzen (Triploide, Pentaploide etc.) bringen in der Regel keine (sterilen) Nachkommen hervor, da die von ihnen gebildeten Keimzellen einen unvollständigen Chromosomensatz enthalten - kein Vielfaches des haploiden.

Auftreten von Polyploidie

Polyploidie tritt auf, wenn sich Chromosomen während der Meiose nicht trennen. In diesem Fall erhält die Keimzelle einen vollständigen (nicht reduzierten) Chromosomensatz somatischer Zellen (2n). Wenn ein solcher Gamete mit einem normalen (n) fusioniert, wird eine triploide Zygote (3n) gebildet, aus der sich ein triploides entwickelt. Wenn beide Gameten einen diploiden Satz tragen, entsteht ein tetraploides. Polyploide Zellen können im Körper während einer unvollständigen Mitose entstehen: Nach der Verdoppelung der Chromosomen findet möglicherweise keine Zellteilung statt und es erscheinen zwei Chromosomensätze darin. In Pflanzen können aus tetraploiden Zellen tetraploide Sprosse entstehen, deren Blüten diploide statt haploide Gameten produzieren. Bei Selbstbestäubung kann ein Tetraploid entstehen, bei Bestäubung mit einem normalen Gameten ein Triploid. Bei der vegetativen Vermehrung von Pflanzen bleibt die Ploidie des ursprünglichen Organs oder Gewebes erhalten.

Dank der Polyploidie wurden ertragreiche polyploide Sorten von Zuckerrüben, Baumwolle, Buchweizen usw. gezüchtet Polyploide Pflanzen sind oft lebensfähiger und fruchtbarer als normale Diploide. Ihre größere Kälteresistenz wird durch die Zunahme der Zahl polyploider Arten in hohen Breiten und im Hochgebirge belegt.

Da polyploide Formen oft wertvolle wirtschaftliche Eigenschaften aufweisen, wird im Pflanzenbau zur Gewinnung von erstem Zuchtmaterial eine künstliche Polyploidisierung eingesetzt.

Die Gewinnung von Polyploiden im Experiment steht in engem Zusammenhang mit der künstlichen Mutagenese. Dazu werden spezielle Mutagene verwendet (z. B. das Alkaloid Colchicin), die die Divergenz der Chromosomen bei Mitose und Meiose stören.

Es wurden ertragreiche Polyploide von Roggen, Buchweizen, Zuckerrüben und anderen Kulturpflanzen erhalten; sterile Triploide aus Wassermelone, Weintrauben und Bananen sind aufgrund kernloser Früchte beliebt.

Die Verwendung von Fernhybridisierung in Kombination mit künstlicher Polyploidisierung ermöglichte es heimischen Wissenschaftlern, fruchtbare polyploide Hybriden von Pflanzen (G. D. Karpechenko, eine tetraploide Hybride aus Rettich und Kohl) und Tieren zu erhalten (B. L. Astaurow, tetraploide Seidenraupenhybride).

Seidenraupen von Astaurov

Fälle von natürlicher Polyploidie bei Tieren sind sehr selten. Der Akademiker B. L. Astaurov entwickelte jedoch eine Methode zur künstlichen Herstellung von Polyploiden aus einer interspezifischen Hybride der Seidenraupen Bombyx mori und B. mandarina. Beide Arten haben n = 28 Chromosomen.

Bei der Synthese des Tetraploiden wurde die Methode der künstlichen Parthenogenese verwendet. Zunächst wurden parthenogenetische Polyploide von B. mori erhalten - 4 n, 6 n. Alle erhaltenen Individuen waren fruchtbare (produktive) Weibchen.

Dann wurden die parthenogenetischen Weibchen von B. mori (4n) mit Männchen einer anderen Art B. mandarina (2n) gekreuzt. Triploide Weibchen 2n B. mori + 1 n B. mandarina erschienen in der Nachkommenschaft aus einer solchen Kreuzung.

Diese Weibchen, die unter normalen Bedingungen steril sind, werden durch Parthenogenese reproduziert. Gleichzeitig traten teilweise 6n Weibchen parthenogenetisch auf (4n B. mori + 2n B. mandarina).

Bei den Nachkommen aus der Kreuzung dieser Weibchen mit 2n B. mandarina-Männchen wurden 4n Formen beider Geschlechter mit einem doppelten Chromosomensatz jeder Art selektiert (2n B. mori + 2n B. mandarina).

Wenn die Hybride 1n B. mori + 1n B. mandarina unfruchtbar war, dann erwies sich die Tetraploide (4n) als fruchtbar und brachte bei der Zucht fruchtbare Nachkommen hervor. Mit Hilfe der Polyploidie gelang es also, eine neue Form der Seidenraupe zu synthetisieren.

Biotechnologie

Biotechnologie- eine Wissenschaft, die die Möglichkeit untersucht, biologische Organismen so zu verändern, dass sie den menschlichen Bedürfnissen entsprechen.

Anwendung der Biotechnologie (Abb. 3):

Herstellung von Arzneimitteln, Düngemitteln, biologischen Pflanzenschutzmitteln;
biologische Abwasserreinigung;
Gewinnung wertvoller Metalle aus Meerwasser;
Korrektur und Korrektur von genetischen Pathologien.

Reis. 3. Möglichkeiten der Biotechnologie

Beispielsweise ermöglichte die Aufnahme des für die Insulinbildung beim Menschen verantwortlichen Gens in das Genom von E. coli die industrielle Produktion dieses Hormons (Abb. 4).

Reis. 4. Biotechnologie zur Herstellung von Insulin

In der Biotechnologie werden Methoden der Gen- und Zelltechnologie erfolgreich angewendet.

Gen- und Zell-Engineering

Gentechnik- künstliche, gezielte Veränderung des Genotyps von Mikroorganismen, um Kulturen mit vorbestimmten Eigenschaften zu erhalten.

Die Forschung auf dem Gebiet der Gentechnik erstreckt sich nicht nur auf Mikroorganismen, sondern auch auf den Menschen. Sie sind besonders relevant bei der Behandlung von Krankheiten, die mit Störungen des Immunsystems, des Blutgerinnungssystems und der Onkologie einhergehen.

Die Hauptmethode der Gentechnik: die Auswahl der notwendigen Gene, deren Klonierung und Einführung in eine neue genetische Umgebung. Beispielsweise das Einbringen bestimmter Gene mit Hilfe eines Plasmids in den Organismus eines Bakteriums zur Synthese eines bestimmten Proteins durch dieses (Abb. 5).

Reis. 5. Anwendung der Gentechnik

Die Hauptschritte zur Lösung des Gentechnikproblems sind wie folgt:

Erhalten eines isolierten Gens.
Einschleusen eines Gens in einen Vektor (Plasmid) zum Transfer in den Körper.
Transfer eines Vektors mit einem Gen (rekombinantes Plasmid) in einen veränderten Organismus.
Transformation von Körperzellen.
Auswahl gentechnisch veränderter Organismen und Eliminierung der nicht erfolgreich veränderten.

Zelltechnik- Dies ist eine Richtung in Wissenschaft und Züchtungspraxis, die Methoden der Hybridisierung von somatischen Zellen verschiedener Arten untersucht, die Möglichkeit, Gewebe oder ganze Organismen aus einzelnen Zellen zu klonen.

Es umfasst die Kultivierung und Klonierung von Zellen auf speziell ausgewählten Medien, Zellhybridisierung, Transplantation von Zellkernen und andere mikrochirurgische Eingriffe zur „Zerlegung“ und „Zusammenfügung“ (Rekonstruktion) lebensfähiger Zellen aus einzelnen Fragmenten.

Derzeit ist es gelungen, Hybride zwischen den Zellen von Tieren zu erhalten, die in ihrer systematischen Position entfernt sind, zum Beispiel Mäuse und Hühner. Somatische Hybride haben sowohl in der wissenschaftlichen Forschung als auch in der Biotechnologie breite Anwendung gefunden.

An der Entschlüsselung des menschlichen Genoms waren Hybridzellen aus Menschen- und Maus- sowie Menschen- und chinesischen Hamsterzellen beteiligt.

Hybride zwischen Tumorzellen und Lymphozyten haben die Eigenschaften beider Elternzelllinien: Sie teilen sich unbegrenzt und können bestimmte Antikörper produzieren. Solche Antikörper werden zu therapeutischen und diagnostischen Zwecken in der Medizin verwendet.

In der Embryologie werden Organismen verwendet, um die Prozesse der Differenzierung von Zellen und Geweben während der Ontogenese zu untersuchen. Chimären, besteht aus Zellen mit unterschiedlichen Genotypen. Sie entstehen durch die Verbindung der Zellen verschiedener Embryonen in den frühen Stadien ihrer Entwicklung.

Klonen von Tieren- eine andere Methode der Zellzüchtung: Der Kern einer somatischen Zelle wird in eine kernlose Eizelle transplantiert, gefolgt von der Kultivierung des Embryos in einen erwachsenen Organismus.

Der Vorteil des Zell-Engineerings besteht darin, dass es Experimente an Zellen statt an ganzen Organismen ermöglicht.

Zelltechnologische Methoden werden häufig in Kombination mit Gentechnik eingesetzt.

Werke von N. I. Vavilov

Nikolai Ivanovich Vavilov - Russischer Genetiker, Pflanzenzüchter, Geograph.

N. I. Vavilov organisierte 180 Expeditionen (20-30 Jahre des 20. Jahrhunderts) in die unzugänglichsten und oft gefährlichsten Regionen der Welt, um die Vielfalt und geografische Verbreitung von Kulturpflanzen zu studieren.
Er sammelte eine einzigartige, weltweit größte Sammlung von Kulturpflanzen (bis 1940 umfasste die Sammlung 300.000 Exemplare), die jährlich in den Sammlungen des nach N. I. Vavilov (VIR) benannten Allrussischen Instituts für Pflanzenindustrie vermehrt und weit verbreitet sind von Züchtern als Ausgangsmaterial für die Züchtung neuer Getreide-, Obst-, Gemüse-, Industrie-, Heil- und anderer Kulturpflanzen.
Erstellt die Doktrin der Pflanzenimmunität.
N. I. Vavilov unterteilte die Pflanzenimmunität in strukturelle (mechanische) und chemische. Die mechanische Immunität von Pflanzen beruht auf den morphologischen Merkmalen der Wirtspflanze, insbesondere dem Vorhandensein von Schutzvorrichtungen, die das Eindringen von Krankheitserregern in den Pflanzenkörper verhindern. Die chemische Immunität hängt von den chemischen Eigenschaften der Pflanzen ab.
Das Gesetz der homologen Reihe erblicher Variabilität: Genetisch verwandte Arten und Gattungen haben Gene, die ähnliche Eigenschaften verleihen. Somit ist es möglich, das Vorhandensein von Merkmalen in anderen Arten einer bekannten Gattung vorherzusagen.
Er stellte fest, dass sich die größte Formenvielfalt der Art in den Gebieten konzentriert, in denen diese Art vorkam. N. I. Vavilov herausgegriffen 8 Herkunftszentren von Kulturpflanzen.

Herkunftszentren von Kulturpflanzen

Herkunftszentren von Kulturpflanzen- geografische Gebiete, in denen die wilden Vorfahren der Kulturpflanzen beheimatet sind.

Die Ursprungszentren der wichtigsten Kulturpflanzen sind mit den antiken Zivilisationszentren und dem Ort der primären Kultivierung und Pflanzenzüchtung verbunden. Ähnliche Domestikationszentren (Zentren Domestizierung) bei Haustieren gefunden.

Es wurden acht Herkunftszentren von Kulturpflanzen identifiziert (Abb. 6):

1. Mittelmeer (Spargel, Oliven, Kohl, Zwiebeln, Klee, Mohn, Rüben, Karotten).

2. Vorderasien (Feigen, Mandeln, Trauben, Granatäpfel, Luzerne, Roggen, Melone, Rose).

3. Zentralasien (Kichererbsen, Aprikosen, Erbsen, Birnen, Linsen, Flachs, Knoblauch, Weichweizen).

4. Indo-Malay (Zitrusfrucht, Brotfrucht, Gurke, Mango, schwarzer Pfeffer, Kokosnuss, Banane, Aubergine).

5. Chinesisch (Hirse, Rettich, Kirsche, Apfel, Buchweizen, Pflaume, Soja, Kaki).

6. Mittelamerikanisch (Kürbis, Bohnen, Kakao, Avocado, Shag, Mais, Süßkartoffel, Baumwolle).

7. Südamerikanisch (Tabak, Ananas, Tomate, Kartoffel).

8. Abessinierzentrum (Banane, Kaffee, Sorghum, Hartweizen).

In den späteren Werken von N. I. Vavilov werden die westasiatischen und zentralasiatischen Zentren zum südwestasiatischen Zentrum zusammengefasst.

Reis. 6. Herkunftszentren von Kulturpflanzen

Derzeit werden 12 primäre Herkunftszentren von Kulturpflanzen unterschieden.

Kreuzungstypen

In der Zuchtpraxis werden zwei Arten der Kreuzung verwendet:

–einfach (einmal)- zwei Sorten werden miteinander gekreuzt (A X B)

Variationen:

Einfache Dampfbäder

Gegenseitig

Mehrere

Oberkreuze

diallelic

–komplex (mehrere)- drei Noten und mehr [(A x B) x C] x D

Variationen:

Mehrweg (bkcrosses)

Konvergent

Getreten

Interhybrid

Einfache Kreuze

Die Selektion erfolgt direkt in den Hybridnachkommen.

Ausgehend von einfachen Paarkreuzungen reduziert sich die Arbeit mit Hybridmaterial auf die Selektion von Hybridpflanzen in Splitting-Generationen und die Bewertung ihrer Nachkommenschaft.

Diese Art der Kreuzung ist bei der intervarietalen Hybridisierung von großer Bedeutung als bei der interspezifischen Hybridisierung, wenn eine einzige Kreuzung nicht ausreicht, um die notwendige Kombination von Merkmalen in einem Hybriden zu erhalten.

Gegenseitige Kreuze

Reziprok (Vorwärts- und Rückwärtskreuzung, die Elternform ist umgekehrt) -

jede der beiden Elternteile wird einmal als mütterliche Form und im zweiten Fall als väterliche Form verwendet.

Diese Art der Kreuzung ist besonders wichtig für die Fernhybridisierung, wenn bei direkten und umgekehrten Kombinationen die Ergebnisse sowohl hinsichtlich des Samensatzes als auch der Hybridqualität unterschiedlich sein können.

Es ist erforderlich, das Vorhandensein von genetischem Material im Zytoplasma der Elternformen zu überprüfen.Das Kernmaterial wird während der direkten und umgekehrten Kreuzung gleichermaßen übertragen; Das Zytoplasma wird nur über die Mutterlinie auf Hybriden übertragen. Bei reziproken Kreuzungen kann der Einfluss des Zytoplasmas der mütterlichen Form in einigen Fällen erheblich sein, in anderen Fällen kann er überhaupt nicht auftreten.

11. Komplexe gestufte und interhybride Kreuzungen.

Stufenkreuze

Bei der Stufenhybridisierung werden die entstandenen Hybridpflanzen erneut mit der dritten Sorte gekreuzt, gegebenenfalls wird dann auch noch die vierte Sorte oder Art an der Kreuzung beteiligt usw. An diesen Kreuzungen sind also mehrere Elternformen beteiligt, die nacheinander erfolgen (schrittweise) in die Hybridisierung einbezogen .

Bei Stufenkreuzungen entsteht ein Hybridmaterial, das das Keimplasma mehrerer Sorten oder sogar Pflanzenarten enthält. Wählt man beispielsweise eine Abfolge der schrittweisen Hybridisierung einer Sorte, von denen eine kreuzreif, die zweite ertragreich und die dritte krankheitsresistent ist, kann man erwarten, eine Hybride zu erhalten, die alle drei kombiniert Eigenschaften.

Interhybride Kreuzungen

Um Ausgangsmaterial mit einer großen genetischen Variabilität zu schaffen, empfiehlt es sich, die Methode der komplexen oder interhybriden Kreuzung zu verwenden.

Sein Wesen liegt in der Tatsache, dass eine Population durch Kreuzung einer großen Gruppe von Elternformen entsteht und F1-Individuen in der Regel sofort gekreuzt werden.

Beispielsweise würde ein Kreuzungsschema von 16 Elternsorten wie folgt aussehen:

1. Jahr: (1x2); (3x4); (5x6); (7x8); (9x10); (11x12); (13x14); (15x16).

2. Jahr: (1x2)x(3x4); (5x6)x(7x8); (9x10)x(11x12); (13x14) x (15x16).

Jahr 3: [(1x2)x(3x4)]x[(5x6)x(7x8)]; [(9x10)x(11x12)]x[(13x14)x(15x16)].

Jahr 4: ([(1x2)x(3x4)]x[(5x6)x(7x8)])x([(9x10)x(11x12)]x[(13x14)x(15x16)]).

Mit dieser Methode wird über vier Kreuzungsgenerationen eine Voraussetzung für die Bildung eines rekombinierten Genotyps geschaffen, dessen Gene aus allen 16 Sorten oder Linien stammen können.

Option 1 - komplexe Stufenkreuzung

A x B => F 1 (Nachsaat) => F 2 - Auffällige Zeichen A und B auswählen, mit Sorte C kreuzen => F 1 (Nachsaat) => F 2 - Auffällige Zeichen A, B, C auswählen, mit D kreuzen => F 1 (Reseeding) => F 2 wir wählen ABSD (1 von 256). Es dauerte 6 Jahre.

Option 2 - Interhybrid:

Wir säen A x B und C x D parallel => wir kreuzen F 1 miteinander => F 1 wir säen nach => F 2 wir wählen ABSD (1 von 4096 ist eine Riesenarbeit). 4 Jahre verbracht.

Verwenden Sie fast immer die erste Option.