Види соматичних гібридів

Вперше зрілий міжвидовий гібрид, одержаний в результаті парасексуальної гібридизації протопластів 2 сортів тютюну (Nicotiana glauca, з 24 хромосомами і N.langsdorfiiзc 18 хромосомами), описаний Карлсоном у 1972 р. Каллус амфіплоїдного гібриду міг рости на без гормональному середовищі. Гібридна рослина квітувала. З того часу були одержані життєздатні внутрішньовидові, міжвидові, міжродові гібриди.

Здійснено злиття протопластів культурної картоплі сорту Приєкульський ранній (Solanum tuberosum) з протопластами дикої картоплі (S. chacoense). Відомо, що у дикої картоплі клубні дуже дрібні. В той же час, рослина стійка до багатьох захворювань. Картопля сорту Приєкульський ранній утворює крупні клубні, але рослини цього сорту нестійкі до захворювань. Розміри протопластів у цих рослин різні. Соматичні гібриди за формою листків і кущів, розміру клубнів займали проміжне положення між культурними і дикими рослинами. Разом з тим гібрид, отриманий в результаті соматичної гібридизації, виявився стійким до вірусу «У», чим відрізнявся від статевого гібриду.

Перша спроба створення міжродових гібридів належить Г. Мельхерсу, який створив у 1978 році гібрид картопля+томат, так званий «томатофель». Гібрид був стерильний, морфологічно аномальний: товсті корені, відсутність типових столонів, махрові квіти. Було ще кілька спроб одержання таких гібридів, але всі рослини стерильні. Ці експерименти показали обмеженість застосування парасексуальної гібридизації для прикладної селекції. Японськими дослідниками (Х. Кісака зі співавт., 1997) шляхом електрозлиття протопластів ячменю і рису був отриманий міжродовий соматичний гібрид. Протопласти рису одержували зі суспензійної культури, а протопласти ячменю були ізольовані з молодих листків. Частина отриманих каллусів сформували зелені ділянки і пагони. Лише один пагін сформував корені, і ця рослина була успішно перенесена у грунт. За морфологією була близькою до рослин рису. Цитологічний аналіз показав, що рослина мала і маленькі хромосоми від рису, і великі від ячменю. Були проаналізовані також мітохондріональна і хлоропластна ДНК. Рослина містила нові послідовності в і мітохондріальній, і в хлоропластній ДНК, які не виявлялися ні в одному з батьків.

Ю.Ю. Глебой зі співробітниками проводили численні експерименти по створенню міжтрибних гібридів. Триба – таксономічна одиниця між родиною і родом. Отримані вдалі гібриди між Arabidopsis і Brassica (турнепс) – Arabidobrassica. У гібридних ліній індукували морфогенез коренів і рослини. Рослини генетично і морфологічно уніформні, не квітували. На вигляд – потворні, дуже багато тератомоподібних утворень, схожих на квіти.

Була здійснена гібридизація 2-х родів пасльонових Datura innoxia + Atropa belladonna. Вдалося регенерувати рослини. В усіх випадках виявлені хромосоми обох батьківських видів. Амфіплоїди виявилися нездатні до стеблового морфогенезу, в лініях з поліплоїними і анеуплоїдними наборами хромосом отримували аномальні стебла. Регенеровані рослини були стерильні, схожі на дурман, але містили невелику кількість хромосом красавки.

В інших експериментах зливали протопласти красавки з каллусними клітинами китайського тютюну. Отримали 12 клонів. В клітинах всіх клонів виявили хромосомні типи обох батьків, через рік лише у двох клонів відбувалась повна елімінація хромосом красавки.

Морква+снить: з утвореної каллусної тканини через півроку регенерували аномальні рослини. Одна з них цвіла, але у квітки були відсутні тичинки і маточка.

Цікаві експерименти були проведені в тій же лабораторії по гібридизації хлорофілдефектного тютюну з красавкою. Після злиття одержали 40 фотосинтезуючих колоній, з них 4 клітинних лінії дали нормальні рослини красавки, 4 – аномальні за морфологією гібриди тютюн+красавка, інші – зелені, іноді строкатолисткові рослини, ідентичні тютюну, які цвіли, давали насіння. Вони містили хромосоми тютюну і пластиди красавки. Це були перші фертильні міжтрибні гібриди.

Перші роботи з одержання міжродинних гібридів проведені К. Као і В. Веттером у 1976 – 77 р. (соя+тютюн). Пізніше в лабораторії Ю.Ю. Глеби провели аналогічні експерименти пасльонові+бобові і лілійні (горошок+тютюн і цибуля+тютюн). І.Ф. Каневському вдалося індукувати морфогенез стеблоподібних тератом в культурі між родинних гібридів N.tabacum + Vicia faba.

Практично в усіх випадках спостерігалась видоспецефічна елімінація хромосом одного з батьків. У культурах міжродинних гібридів спостерігалась велика кількість багатоядерних клітин, клітин з міні ядрами, в метафазах ділень зустрічались гігантські хромосоми. Відмічена асинхронність в розходженні батьківських хромосом в анафазі. Морфогенез у такого матеріалу відмічений не був.

Для віддалених гібридів характерно:

– відносна стабільність гібридного стану, при якому не спостерігається повна елімінація генетичного матеріалу одного з батьків;

– генетичні перестройки (реконструкція і часткова елімінація хромосом);

– генетична різноякісність клонів гібридних клітин;

– обмежена морфогенетична здатність.

Вивчення міжцарственних гібридів клітин «тварина+рослина» показало, що на етапі злиття видоспецефічність не проявляється, тому можна слити навіть тваринну і рослинну клітини. На більш пізніх етапах онтогенезу ці відмінності відображаються, що було встановлено в експериментах по злиттю протопластів арабідопсиса і тютюну з лімфоцитами людини. При цьому відбувалось злиття цитоплазми, ядра не зливались. Едвард Коккінг паралельно проводив вивчення ультраструктури таких гібридів, працюючи з клітинами амфібій і протопластами моркви. Після об’єднання клітин ядра амфібії були оточені тонким шаром власної цитоплазми, але уже через 48 годин відмічалось повне змішування цитоплазми і регенерація клітинної стінки навкруг гетерокаріону.