Od czasów starożytnych ludzie byli zafascynowani pięknem i różnorodnością okolicznych roślin, zwłaszcza kwiatów. Ich aromat i czułość we wszystkich wiekach były uosobieniem miłości, czystości, manifestacją uczuć. Stopniowo człowiek zdał sobie sprawę, że może nie tylko cieszyć się istniejącymi widokami tych pięknych stworzeń, ale także brać udział w ich formowaniu. Tak rozpoczęła się era hodowli roślin, prowadząca do wytworzenia nowych gatunków o bardziej niezbędnych i ważnych cechach geno- i fenotypowych. Dwóm naukom pracującym razem nad tym problemem udało się do tej pory osiągnąć fantastyczne wyniki - są to genetyka i botanika.
Temat botaniczny
Botanika to nauka badająca wszystko, co ma związek z roślinami. To oni:
- morfologia;
- genetyka;
- fizjologia;
- anatomia;
- systematyka.
Dyscyplina ta obejmuje wszystkie aspekty życia przedstawicieli flory, od wewnętrznych procesów oddychania, reprodukcji i fotosyntezy po zewnętrzną różnorodność cech fenotypowych.
Jest to jedna z najstarszych nauk, która pojawiła się wraz z rozwojem człowieka. Zainteresowanie rosnącymi wokół niego stworzeniami, a więc dekorowanie otaczającej przestrzeni, zawsze towarzyszyło człowiekowi. Ponadto oprócz piękna zawsze była potężnym źródłem pożywienia, składników leczniczych, budulca. Dlatego botanika jest nauką badającą najstarsze, najważniejsze, różnorodne i złożone organizmy na naszej planecie - rośliny.
Hodowla roślin
Wraz z upływem czasu i nagromadzeniem wiedzy teoretycznej na temat budowy tych stworzeń od środka, ich sposobu życia i zachodzących w nich procesów, stało się dostępne zrozumienie, jak manipulować ich wzrostem i rozwojem. Nauka genetyki nabierała rozpędu, co umożliwiło badanie różnych obiektów na poziomie chromosomów, krzyżowanie ich ze sobą, uzyskiwanie dobrych i złych wyników oraz wybieranie korzystnych i potrzebnych. Było to możliwe dzięki następującym odkryciom.
- Podwójne nawożenie roślin.
- Odkrycie procesów mitozy i mejozy.
- Rozwój metod krzyżowania.
- Zjawisko heterozji, krzyżowania i inkubacji.
- Rozszyfrowanie kodu genetycznego roślin.
- Biomolekularne badania składu komórek i tkanek.
- Odkrycia w dziedzinie cytologii i histologii.
Oczywiście nie są to wszystkie przesłanki, które posłużyły jako początek potężnego ruchu i rozwoju metod hodowli roślin.
Skrzyżowanie i jego cechy
Inna nazwa procesukrzyżówki - hybrydyzacja. Metoda wykorzystania tego zjawiska nazywana jest hybrydologiczną. Gregor Mendel jako pierwszy użył go do swoich eksperymentów. Każdy uczeń zna jego słynne eksperymenty na grochu.
Istotą całego procesu jest krzyżowanie ze sobą form rodzicielskich w celu uzyskania heterozygotycznego potomstwa, które będzie nazywane hybrydą. Jednocześnie opracowano różne rodzaje przepraw. Są one dobierane z uwzględnieniem indywidualnych cech odmiany, gatunku lub rodzaju. Istnieją dwa główne typy takich procesów.
- krzyżowanie krzyżowe lub krzyżowanie krzyżowe. Oznacza, że początkowe formy rodzicielskie nie należą do tego samego gatunku, rodzaju lub odmiany. Oznacza to, że nie są ze sobą spokrewnieni. Takie krzyżowanie jest jednym z najpopularniejszych i najczęściej prowadzi do heterozji przy hodowli czystych linii.
- Chów wsobny lub chów wsobny - blisko spokrewniona hybrydyzacja osobników należących do tego samego gatunku lub rodzaju, odmiany. Ta metoda służy do ustalenia przydatnej cechy w populacji, w tym fenotypowej. Przy wielokrotnej prawidłowo przeprowadzonej inkubacji możliwe jest uzyskanie genetycznie czystych linii roślin.
Te rodzaje krzyżowania mają w sobie węższe odmiany. Tak więc jedną z form krzyżowania krzyżowego jest krzyżowanie - hybrydyzacja między odmianami.
Oprócz typów istnieją również różne rodzaje skrzyżowań. Zostały one opisane i szczegółowo przebadane przez Mendla, Thomasa Morgana i innych genetyków minionych stuleci.
Wyświetleniakrzyżowanie
Istnieje kilka głównych typów hybrydyzacji osobników.
- Monohybrydowy lub prosty. Oznacza to jednokrotne skrzyżowanie form rodzicielskich z pierwszym potomstwem.
- Dihybryd - oparty na rodzicach różniących się dwiema parami cech.
- Zwrotna - hybryda z pierwszego pokolenia jest krzyżowana z pierwotnym rodzicem.
- Polihybryda, czyli podwójna - osobniki pierwszego pokolenia są następnie krzyżowane ze sobą, a kolejne z innymi odmianami i gatunkami.
Wszystkie wskazane odmiany mają znaczenie w każdej konkretnej sytuacji. Oznacza to, że w przypadku niektórych roślin wystarczy proste skrzyżowanie, aby uzyskać pożądany efekt. A w przypadku innych wymagana jest złożona fazowana hybrydyzacja polihybrydów, aby uzyskać pożądaną cechę i skonsolidować ją w całej populacji.
Hybrydy różnych generacji
W wyniku krzyżowania powstaje to lub inne potomstwo. Cechy, które przejął od swoich rodziców, mogą przejawiać się w różnym stopniu.
Tak więc znaki mieszańców pierwszego pokolenia są fenotypowo zawsze jednolite, co potwierdza prawo Mendla (pierwsze) i jego eksperymenty na grochu. Dlatego też często stosuje się hybrydyzację monohybrydową, aby uzyskać ten sam wynik, który jest wymagany tylko w danym momencie.
Ponadto, wszystkie kolejne osobniki już łączą w sobie cechy, więc rozszczepienie pojawia się w pewnych proporcjach. Pojawiają się recesje, przeszkadzają procesy mutacyjne. Dlatego najważniejsze dla działalności przemysłowejczłowiek, jego rolnictwo, jest dokładnie pierwszym pokoleniem otrzymanych roślin.
Typowy przykład: jeśli celem jest wyprodukowanie tylko żółtych pomidorów w wyniku jednego okresu sezonowego, wówczas należy skrzyżować żółty i czerwony pomidor, ale czerwony należy uzyskać wcześniej od żółtego rodzica. W tym przypadku pierwsze pokolenie z pewnością będzie jednolite - żółte owoce pomidora.
Hybrydy międzygatunkowe: charakterystyka
Hybrydy międzygatunkowe to te, które są uzyskiwane w wyniku krzyżowania się lub krzyżowania na odległość. Oznacza to, że jest to wynik kojarzenia osobników należących do różnych gatunków w celu uzyskania nowego o z góry określonych cechach i właściwościach.
W ten sposób wiele ważnych roślin rolniczych i ozdobnych zostało uzyskanych w przemyśle przez ludzi, a wiele nowych gatunków osobników zostało wyhodowanych w hodowli zwierząt.
Przykłady podobnych organizmów
Przykłady mieszańców międzygatunkowych wśród roślin:
- pszenica paszowa;
- pszenżyto - pszenica i żyto;
- formy z trawy pszenicznej;
- pszenica-elimus;
- kilka rodzajów tytoniu i inne.
Jeśli mówimy o zwierzętach, to jako przykład można podać wielu przedstawicieli:
- hines (koń i osioł);
- ligr - lew i tygrysica;
- mezhnyak - cietrzew i głuszec i inne.
Głównym problemem związanym z takimi hybrydyzacjami jest to, że potomstwo jest albo sterylne, albonieopłacalny. Dlatego ludzie stworzyli i rozwinęli wiele sposobów na wyeliminowanie tych czynników. W końcu, jeśli pożądany rezultat zostanie osiągnięty, bardzo ważne jest nie tylko jego naprawienie, ale także wprowadzenie do systemu produkcji takich organizmów.
Co powoduje niepłodność u mieszańców międzygatunkowych?
Przyczyny takich problemów leżą w procesach mejozy i mitozy, czyli w anafazie, kiedy chromosomy rozchodzą się w kierunku biegunów komórki. W tej chwili każdy z nich szuka swojej pary homologicznej. W ten sposób z chromatyd powstają całe chromosomy i powstaje ogólny kariotyp organizmu.
Ale u tych osób, w których doszło do fuzji z różnych form rodzicielskich, możliwość spotkania takich struktur jest minimalna lub niemożliwa. Dlatego pojawia się losowa kombinacja cech, w wyniku której osobniki stają się bezpłodne lub niezdolne do życia. Oznacza to, że w rzeczywistości geny stają się niezgodne.
Jeśli przejdziemy do poziomu molekularnego i dowiemy się, co jest przyczyną niepłodności mieszańców międzygatunkowych, to odpowiedź będzie taka: jest to niezgodność odcinków DNA z jądra komórkowego i mitochondriów. W rezultacie w procesie mejotycznym nie zachodzi koniugacja chromosomów.
Prowadzi to do katastrofalnych rezultatów zarówno w hodowli roślin, jak i krzyżowaniu i hodowli ras oraz nowych gatunków zwierząt. Szczególnie często zdarza się to u przedstawicieli flory. Dlatego można uzyskać plon roślin hybrydowych tylko raz, co jest wyjątkowo niewygodne dla rozwoju rolnictwa.
Po tym, jak dla naukowców stało się jasne, co jest przyczyną niepłodności międzygatunkowejhybrydy, aktywna praca zaczęła znajdować sposób na wyeliminowanie tych przyczyn. Doprowadziło to do stworzenia kilku sposobów na wyeliminowanie bezpłodności osobników.
Sposoby na pokonanie niepłodności
Główna ścieżka wybrana przez biologów do rozwiązania tego problemu jest następująca. Na etapie mejozy, kiedy chromosomy rozchodzą się w kierunku biegunów komórki, wprowadza się do niej specjalną substancję, kolchicynę. Wspomaga rozpuszczanie włókien wrzeciona (centrum komórek). W rezultacie wszystkie chromosomy pozostają w jednej komórce i nie dzielą się na różne. Teraz możliwa jest swobodna koniugacja między parami homologicznymi, co oznacza, że proces mejozy w przyszłości będzie całkiem normalny.
W ten sposób potomstwo staje się płodne i łatwo owocuje w przyszłości, gdy zostanie skrzyżowane z różnymi formami. Najczęściej ta metoda stosowana jest w hodowli roślin, nazywana jest poliploidią. Po raz pierwszy zastosował go nasz naukowiec Karpechenkov. W ten sposób otrzymał pierwszą płodną mieszankę kapusty i rzodkiewki.
Jaka jest przyczyna niepłodności mieszańców międzygatunkowych, już się dowiedzieliśmy. Znając naturę problemu, udało nam się stworzyć jeszcze dwa sposoby jego rozwiązania.
- Rośliny zapylają pyłkiem tylko jednego rodzica. Ta metoda pozwala uzyskać kilka pokoleń osobników hybrydowych, płodnych. Jednak wtedy cecha nadal powraca, a osobniki znów stają się bezpłodne.
- Zapylenie mieszańców w pierwszym pokoleniu pyłkiem od rodziców.
Dziś nie stworzono więcej metod walki, ale trwają prace w tym kierunku.
Lilie i ich hybrydy
Symbol czystości i niewinności, kwiatysmutek i żal za zmarłymi, łagodnymi i subtelnymi przedstawicielami lilii - lilii. Rośliny te są cenione przez człowieka od wielu wieków. W tym czasie nie powstały żadne odmiany! Naturalnie wpłynęły na nie również krzyżówki międzygatunkowe.
W rezultacie powstało dziewięć grup odmian hybrydowych, które po prostu zachwycają pięknem cech fenotypowych! Wśród nich szczególne miejsce zajmują dwaj najbardziej niezwykli i poszukiwani przedstawiciele:
- orientalne hybrydy;
- Hybrydy lilii OT.
Rozważmy oznaki obu grup i opiszmy je.
Hybrydy orientalne
To największa hybryda pod względem tworzenia kwiatów. Ich biologia praktycznie nie różni się od innych przedstawicieli. Rozmiary rosnącego kielicha mogą osiągnąć 31 cm średnicy, a kolor może być inny. Odmiana Nippon jest bardzo piękna, ma duże białe kwiaty z różową obwódką. Ich płatki są pofałdowane.
Wysokość tych roślin dochodzi do 1,2 m. Dzięki temu można je sadzić w odległości 20-25 cm od siebie i tworzyć pięknie kwitnące grzbiety. Wszyscy przedstawiciele tej grupy emanują bardzo silnym aromatem.
Orienpits
To lilie hybrydowe OT, których skrót powstał z pełnej nazwy: formy orientalno-rurkowe. Nazywa się je również liliami ze względu na bardzo wysoki rozmiar roślin i duże kwiaty. Na jednej łodydze do 2,5 metra wysokości może uformować się ponad 25 dużych (do 30 cm) kwiatów, które są bardzo pachnące i jaskrawo wybarwione.
Dzięki temu ta grupa mieszańców jest bardzo popularna wśród ogrodników, chociaż nie każdy może sobie poradzić z ich hodowlą. Aby takie formy mogły zakorzenić się i wydać potomstwo, wymagana jest bardzo ostrożna pielęgnacja i odpowiednie sadzenie.
Słonecznik i jego formy hybrydowe
Hybrydy słonecznika różnią się między sobą dojrzewaniem nasion. Więc przydziel:
- wcześnie (do 90 dni);
- wczesna dojrzałość (do 100 dni);
- w połowie sezonu (do 110 dni).
Nasiona hybrydy również dają inne. Zawartość i plon oleju są doskonałe i zależą od okresu dojrzewania. Im dłużej roślina znajduje się w ziemi, tym wyższa jakość plonu. Możesz wymienić niektóre z najpopularniejszych na świecie hybryd tej rośliny, najbardziej poszukiwane w rolnictwie.
- Tunka.
- Bosfor.
- Rocky.
- PR64A15.
- Jason.
- Przekaż.
Wśród ich głównych korzyści:
- tolerancja na suszę;
- choroby i szkodniki;
- wydajność;
- nasiona wysokiej jakości;
- dobre owocowanie.
