Колхицин, его действие.

Для разработки надежной методики искусственного получения полиплоидов необходимо овладеть механизмом митоза и мейоза. На митоз и мейоз влияют как внешние, так и внутренние факторы. К первым относится изменение температуры, ионизирующие излучения, химические вещества (наркотики и др.), механические воздействия (декапитация, пасынкование и др.). В особенности эффективны некоторые химические вещества: колхицин, аценафтен и др.

Наиболее широко для получения полиплоидов используется алкалоид колхицин, добываемый из лекарственного растения Colchicum autumnale. При использовании этого вещества, как и других химических агентов, применяются различные методики, специфичные для каждого вида растения и фазы его развития. Обычно применяют водный раствор колхицина в концентрации 0,01-0,2%. Им обрабатывают точку роста растения или предварительно пораженную поверхность листа или стебля, в некоторых случаях делают инъекции в ткани растения. Для некоторых растений применяют воздействие через корневую систему, обрабатывая ее раствором колхицина, или проращивая семена на агаровой среде с добавкой колхицина. В результате таких действий в меристемной диплоидной ткани растения возникают полиплоидные клетки, из которых могут образовываться побеги, имеющие в клетках умноженный набор хромосом.

Влияние колхицина на митоз настолько специфично, что в литературе утвердился специальный термин ”С-митоз”, или ”К-митоз”. Колхицин вызывает эндомитоз, парализуя механизм расхождения хромосом к полюсам, но не препятствуя их репродукции; генных мутаций и хромосомных перестроек при этом не происходит. Если подействовать колхицином на корешки лука, то в некоторых клетках вследствие ряда эндомитозов число хромосом в наборе может достигнуть нескольких сотен.

Действие колхицина на клетки животных тканей менее эффективно, чем на растительные.

Итак, одним из способов преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации является обработка гибридных растений колхицином для изменения их плоидности. Это нормализует фертильность гибрида.

59. Инбридинг. Инбредный минимум. Применение в селекции.

Под инбридингом понимают скрещивание родственных особей. Альтернативой инбридингу является аутимбридинг, при котором скрещиваются неродственные между собой особи. Инбридинг приводит к возрастанию частот вредных генов в гомозиготном состоянии, что и определяет явление депрессии или даже летальности. Крайняя степень инбридинга- самоопыление. Однако среди возделываемых растений много самоопылителей.

Многие растения-перекрестники в процессе эволюции развили системы самонесовместимости( гаметофитная, спорофитная), препятствующие самоопылению( инбридингу).

Явления инбридинга свойственны также и человеку, и животным. Мерой степени инбридинга служит коэффициент инбридинга(F), который демонстрирует вероятность того, что у особи в данный момент в определенном локусе окажутся два гена, полностью идентичные аллелю одного из предков. Идентичность в данном случае определяется не молекулярным строением гена(н-р, числом нуклеотидов),не эффектом действия, а идентичностью происхождения.

Схема родословной особи Е, полученной от скрещивания сибсов(брата и сестры), произошедших от родителей А и В, не состоявших в родстве.

Е

Вероятность того, что особь Е окажется гомозиготной по одному из 4-х аллелей прародителей, равна 1/16+1/16+1/16+1/16=1/4=0,25 0,25-коэффициент ибридинга соответствующей родословной.

Для этой родословной коэффициент инбридинга может быть рассчитан по формуле

F=∑1/2(1/2)ⁿ,где n-число поколений, протекших от одного родителя до другого через общего предка.

Для более сложных случаев вычисления коэффициента инбридинга используют формулу F=∑1/2 (1+F_a)(1/2)ⁿ, где n- число поколений, протекших от одного родителя до другого через общего предка, F_a –коэффициент инбридинга общих предков.

В селекции растений и животных часто применяют инцухт, чтобы получить гомозиготные особи при регулярном повторении определенного типа скрещиваний. При этом происходит увеличение коэффициента инбридинга.

Инбридинг ведет к гомозиготности, чем пользуются селекционеры растений, работая с гибридными потомствами самоопылителей или создавая инцухт линии у таких культур, как кукуруза, томат, лук и др.

Получение полностью гомозиготных растений при самоопылении находится в прямой зависимости от числа соответствующих локусов, интенсивности инбридинга, числа инбредных поколений. При этом в каждом поколении инбридинга степень гетерозисности уменьшается в 2 раза.

Применение инбридинга к перекрестноопыляющимся растениям(кукуруза) приводит ко все увеличивающейся потере растениями жизнеспособности( инбредное вырождение).Эта потеря жизнеспособности и уменьшение продуктивности продолжаются до достижения инбредного минимума. Он наступает обычно к 10-му поколению инбридинга, когда его продолжение не вызывает падение жизнеспособности.

Инбридинг у человека получил название кровосмешения. При этом вероятность гомозиготного состояния рецессивных генов, вызывающих аномалии развития или наследственные болезни, значительно выше, чем при браках лиц, не состоящих в родстве.

Причины высокой частоты родственных браков:

-национальные

-кастовые

-классовые

-территориальные

-религиозные

Урбанизация населения всех стран ведет к снижению частот родственных браков, что является положительной тенденцией.

Инбридинг широко применяют в селекции перекрестноопыляющихся растений(кукуруза, подсолнечник, рожь) для освобождения от летальных генов и создания инбредных линий. Их используют для получения гетерозисных гибридов.