Основные методы селекционной работы И.В. Мичурина

Отдаленная гибридизация – скрещивание представителей разных видов, или родов с целью получения сортов с желательными качествами. Например, для выведения межродового гибрида – церападуса пыльца дикого вида, черемухи японской, наносилась на рыльца пестиков культурного вида, вишни идеал (вишня идеал х черемуха японская = церападус). Благодаря гибридизации географически отдаленных диких и культурных форм, получены лежкие, с хорошими вкусовыми качествами сорта, например, культурный межродовой гибрид – яблоня Бере зимняя Мичурина (груша дикая уссурийская х Бере рояль = Бере зимняя Мичурина).

Метод ментора – управление доминированием с помощью прививки, использования подвоя и привоя, передающего свои качества новому сорту.

Подвоем служит культурное растение, а привоем – черенок, или глазок дикого растения. Черенок, или глазок прививается на подвой – растение-воспитатель, обладающее полезными качествами. Например, для выведения сорта яблони Бельфлер-китайка использовались географически отдаленные формы: культурная яблоня Бельфлер желтый, родиной которой является восток Северной Америки и дикий вид – Китайка уссурийская, родиной которой является Дальний Восток. Бельфлер желтый (подвой) х Китайка уссурийская (привой) = Бельфлер-китайка – лежкий, позднеспелый сорт.

Полиплоидия – увеличение числа хромосом в клетке, кратное гаплоидному набору. При полиплоидии возникают триплоидные (3n), тетраплоидные (4n) и т. д. клетки. Использование колхицина позволило получить значительное количество полиплоидов. При этом могут возникать клетки, в которых каждая хромосома представлена трижды (3n – триплоиды), четырежды (4n - тетраплоиды), пять раз (5n – пентаплоиды), 6 раз (6n – гексаплоиды) и т. д. Полиплоидия сопровождается увеличением размера растения, его органов, величины и веса семян, их биохимического состава и т.д. При полиплоидии наблюдаются отклонения от диплодиного числа хромосом в соматических клетках и от гаплоидного – в половых. Полиплоидизация изменяет физиологические процессы, и обусловливает повышенное содержание ценных химических веществ в растениях. Полиплоиды устойчивы к заболеваниям.

Выделяют два типа полиплоидии: автополиплоидию и аллополиплоидию.

Автополиплоидия – кратное увеличение числа наборов хромосом одного вида. Например, автополиплоидный ряд пшеницы:

2 n=14 (однозернистая пшеница)

4 n=28 (твердая пшеница)

6 n=42 (мягкая пшеница)

8 n= 56 (октаплоидная пшеница).

Автополиплоидный ряд – группа родственных организмов, у которых наборы хромосом составляют ряд с возрастающим числом хромосом, кратным гаплоидному.

Высокоурожайные сорта пшеницы выведены селекционером П.П. Лукъяненко (Безостая-1) и селекционером В.Т. Ремесло (Мироновская-808). Эти сорта относят к мягкой полиплоидной пшенице (6n=42). Их колосья и зерна очень крупные, стебли прочные. Среди ягодных культур очень высокий урожай и крупные плоды дает полиплоидная крупноплодная земляника (8n=56).

Аллополиплоидия – это удвоение числа хромосом у бесплодного диплоидного гибрида, В результате получают гибриды – аллотетраплоиды (амфидиплоиды). Аллополиплоидия имеет большое практическое значение.

Г.Д. Карпеченко в 1924 г. получил межвидовой плодовитый гибрид рафано-брассика (капредька). Его получение осуществлялось в два этапа.

1 этап – до обработки колхицином

Р ♀ капуста х ♂ редька

2n=18 2n=18

G n=9 n=9

F ₁ 2n=18

На первом этапе в F₁ получен стерильный капустно-редечный гибрид. Нежизнеспособность его гамет обусловлена отсутствием пар гомологичных хромосом, нарушением конъюгации хромосом, поскольку хромосомы редьки не имеют гомологов среди хромосом капусты.

2 этап – после обработки бесплодного гибрида колхицином и искусственного удвоения хромосом

Г.Д. Карпеченко обработал стерильный капустно-редечный гибрид колхицином, препаратом, который вызвал полиплоидизацию – удвоение хромосом, вследствие их нерасхождения при образовании гамет.

В результате полиплоидизации сформировались диплоидные (нередуцированные) гаметы (G: 2n=18 и 2n=18). При слиянии (соединении) таких диплоидных гамет (2n=18 и 2n=18) в F₂ получен амфидиплоид – 4n=36, представляющий собой межвидовой плодовитый гибрид рафанобрассика, у которого сформировались пары гомологичных хромосом и жизнеспособные гаметы.

Применение метода отдаленной гибридизации позволило получить межвидовые гибриды пшеницы и ржи, названные тритикале, обладающие высокой урожайностью и зимостойкостью. Например, при скрещивании гексаплоидной пшеницы (6 n =42) с диплоидной рожью (2n =14) и с дальнейшим удвоением числа хромосом был создан гибрид тритикале.

В генотипе гексаплоидной пшеницы – 42 хромосомы (n=7, 6n=42). Гаметы гексаплоидной пшеница содержат по 21 хромосоме (42:2=21), а гаметы ржи – по 7 хромосом (2n =14, n=7). После слияния гамет пшеницы(n=21) и ржи (n=7) получен стерильный гибрид, в генотипе которого количество хромосом составило 28 (21+7). После удвоения хромосом получен плодовитый гибрид, полиплоид тритикале, количество хромосом, в генотипе которого составило, 56.