Успех создания нового сорта начинает определяться еще до того, как селекционер проведет первое скрещивание. До того как скрещивать, надо постараться насколько можно точнее представить конечный результат. И тут поле для интуиции было самым широким. Селекционеры всегда искали объяснения лучшим способам подбора исходных форм, но как оставалась нереализованной раньше, так и остается не до конца решенной и поныне задача точной характеристики исходных форм. В учебниках по генетике и селекции встречаются фразы о важной роли ряда методов селекции, таких, как отдаленное скрещивание, использование географически удаленных форм, подбор морфологических вариантов, реккулентная селекция, и множество других. Однако это не столько методы, сколько принципы методов, которые легко объяснить теоретически, но достаточно трудно применить на практике. Все равно, если бы путешественникам вместо карты с точным указанием дорог, расстояний между населенными пунктами и их численностью дали бы просто яркую картинку.
Но отобрать нужные для скрещивания формы мало. Еще более трудные задачи возникают после того, как скрещивание закончилось, получены первые семена гибридов, и теперь нужно еще минимум два года только для того, чтобы узнать, что собой представляют гибриды, что они
[smszamok]
унаследовали от отца, а что от матери. Если бы удалось анализировать семена уже первого поколения и выявлять вклад каждого из родителей в формирование гибридного семени, селекционный процесс был бы намного ускорен.
Значительный прогресс в этой области достигнут в последнее время. Для иллюстрации этих успехов я приведу несколько примеров наиболее интересных, на мой взгляд, исследований, выполненных в последние два-три года.
Пожалуй, одним из изящных подходов к решению этой проблемы стало совместное исследование П. Пфалера из Департамента агрономии Флоридского университета (США) и Г. Линскенса и А. Де Кока из Департамента ботаники Неймегенского университета (Голландия). Не так давно был создан стереоскен — электронный чудо-микроскоп, который давал возможность увидеть объемное изображение различных поверхностей—листа, корневых волосков, эпителия кожи, Полученные фотографии открыли новый мир, ранее недоступный прямому наблюдению. Этот микроскоп и был использован для того, чтобы изучить особенности рельефа поверхности 17 сортов кукурузы. Оказалось, что каждый из сортов имеет свое индивидуальное «лицо» на фотографии, и по сочетанию бугорков на поверхности семян можно легко различить каждый из сортов, подобно тому как по снимкам людей легко узнаются портретные сходства и различия.
Однако еще более важным оказалось то, что после скрещивания любых из 17 сортов попарно, рассматривая в микроскоп поверхность семян гибридов, удавалось точно определить, какой вклад в формирование гибрида внес отцовский организм, а какой материнский.
Другим примером в той же области является использование специального метода окраски наследственных структур клетки — хромосом, при котором уже в обычном световом микроскопе на них выявляются поперечные полосы. Их расположение оказалось довольно характерным по крайней мере для разных видов растений, и опытный микроскопист сейчас может отличить хромосомы ржи от хромосом пшеницы и ряда других видов. Применение этого метода позволило, например, Д. Меттину из Университета имени М. Лютера в Галле несколько лет назад выявить довольно неожиданный факт. Оказалось, что при создании академиком П. П. Лукьяненко замечательного сорта пшеницы Кавказ, в одну из пшеничных хромосом попала половина хромосомы ржи. Тем самым применение метода дифференциальной окраски хромосом также могло в ряде случаев указать селекционеру на самых ранних этапах развити* гибридов, какой вклад в его формирование внес каждый из родителей.
До самого последнего времени исследования не касались внутреннего состава клеток гибридов, насколько он поддается анализу. Ученые обнаружили формы пшениц, в каждой из которых отсутствовало по одной хромосоме из их полного набора, и в целом вся выявленная коллекция мутантов представляла ряд, выбирая из которого один какой-либо член и следя за его свойствами, можно было понять, какие гены перестали функционировать из-за отсутствия определенной хромосомы. У всех мутантов был изучен спектр белков в электрофорезе. Каждый белок давал полосу на электрофореграмме, и на каждой такой электрофореграмме можно было заметить несколько десятков полос. При стандартных исследованиях каждый сорт, разновидность или мутант давали свой спектр полос запасных белков. Применив этот метод, ученые выявили несколько интересных закономерностей. Во-первых, оказалось, что запасные белки кодируются генами разных хромосом, и при нехватке какой-либо хромосомы из спектра исчезает определенный набор полос. Во-вторых, анализируя определенные мутанты, удалось классифицировать группы белковых полос на элек-трофореграммах, как бы связать между собой группу белков и соответствующую хромосому.
Таким образом, одесские ученые протянули ниточку от генетики к молекулярной биологии, ухитрились выявить связь между молекулами белков и генетическими структурами, кодирующими эти белки, Настала вторая часть эксперимента. Теперь была поставлена цель — использовать добытые сведения для решения чисто селекционных задач. Работа эта, как говорилось, проводилась в Отделе качества зерна. Основная задача отдела — исследование технологических свойств получаемой муки и прежде всего ее хлебопекарных качеств. Однако от понимания того, что эти качества всецело определяются свойствами белковых молекул, входящих в состав зерна, до выяснения определенных признаков, по которым селекционеры могли бы уверенно отбирать линии растений, сочетающие в себе высокий урожай и не менее высокие технологические качества,— дистанция огромного размера. Можно даже сказать, что таких прямых признаков до сего дня нет. Тем ценнее открытие, сделанное А. А. Созиновым, Ф. А. Попереля и сотрудниками их лабораторий. Анализируя спектры запасных белков у разных мутантов, одесские ученые обнаружили, что присутствие некоторых полос на спектре белков коррелирует с повышенными качествами муки. Исследователи убедились, что во всех изученных случаях удается заранее предсказать у нового селекционного материала нужные технологические свойства, если основываться на данных электрофореза белков. Легко понять, почему это оказалось так важно для целей ускорения селекции. Для того чтобы изучить спектр белков, достаточно было «откусить» от семени не- большой кусочек, а получив электрофоре-грамму, воочию убедиться, хорошее получится из этого зерна потомство или нет.
Эта операция не препятствовала всхожести семени, и 4—5 лаборантов могут проверить за неделю тысячи образцов и передать для дальнейшего испытания заведомо хороший материал. Так удалось протянуть еще одну ниточку — от генетики через молекулярную биологию — к селекции растений.
Изучение морозостойкости зерновых культур стало важной задачей во всем мире. Каждый год в том или ином районе земного шара озимые посевы гибнут от замерзания, и потому как изучение причин повреждения растений заморозками, так и поиски зимостойких растений приобретают все более широкий характер.
Один из примеров. Американский ученый Д. Кенефик, искусственно создавая низкие температуры, следил за тем, как растения будут реагировать на холод, Можно было думать, что те, которые способны наиболее активно противостоять холоду, выдерживают лучше минусовые температуры. А что значит противостоять? По-видимому, не прекращать обмена веществ, то есть синтеза белков, дыхания и т. п. За этими процессами у ячменя и наблюдал Кенефик. Однако обнаружил он совсем другую зависимость.
Оказалось, что растения, не выдерживающие холода и погибающие от него, ведут в предсмертной агонии активный синтез белков, а те растения, которые способны пережить холод, напротив, как бы замирают. Уровень биосинтетических процессов у них и особенно уровень синтеза белков резко понижен. Установив эту интересную зависимость, Кенефик решил разобраться в причинах такого поведения морозоустойчивых форм. Чтобы понять ход его умозаключений, нам придется вспомнить, что определяет в клетках процесс синтеза белков. Уже упоминалось, что каждый белок синтезируется в клетках под контролем определенного гена. Синтез осуществляется в несколько стадий.
[/smszamok]
С гена, то есть с участка молекулы ДНК, считывается его копия в виде молекулы информационной РНК (и-РНК). Эта и-РНК направляется из ядра в цитоплазму клетки, там соединяется со специальными структурами клетки рибосомами, а уже последние «умеют переводить» информацию, записанную в и-РНК, в информацию о том, как должны быть соединены аминокислоты между собой, чтобы получилась цепочка белка, соответствующая данному гену.
Почему у морозостойких форм ячменя синтез белка на холоде оказался заторможенным? На какс«м этапе клетка перестала синтезировать белки? Может быть, в этих условиях становятся неактивными ферменты, делающие копии генов, или сами эти копии неустойчивы на морозе? Или мороз мешает рибосомам?
Сочинение! Обязательно сохрани - » ОТБОР ИСХОДНЫХ СЕЛЕКЦИОННЫХ ФОРМ . Потом не будешь искать!
Запись была опубликована
15.08.2009 в 21:23 в категории Научная генетика.
Вы можете следить за ответами в этой записи через RSS 2.0 ленты.
Загрузка...