Індукований мутагенез - студопедія

Експериментальне отримання мутацій у рослин і мікроорганізмів і їх використання в селекції

Ефективними способами отримання вихідного матеріалу є методи індукованого мутагенезу - штучного отримання мутацій. Індукований мутагенез дозволяє отримати нові аллели, які в природі виявити не вдається. Наприклад, цим шляхом отримані високопродуктивні штами мікроорганізмів (продуцентів антибіотиків), карликові сорти рослин з підвищеною скоростиглістю і т.д. Експериментально отримані мутації у рослин і мікроорганізмів використовують як матеріал для штучного відбору. Цим шляхом отримані високопродуктивні штами мікроорганізмів (продуцентів антибіотиків), карликові сорти рослин з підвищеною скоростиглістю і т.д.

Для отримання індукованих мутацій у рослин використовують фізичні мутагени (гамма-випромінювання, рентгенівське і ультрафіолетове випромінювання) і спеціально створені хімічні супермутагени (наприклад, N-метил-N-нітрозосечовина).

Дозу мутагенів підбирають таким чином, щоб гинуло не більше 30 ... 50% оброблених об'єктів. Наприклад, при використанні іонізуючого випромінювання така критична доза становить від 1 ... 3 до 10 ... 15 і навіть 50 ... 100 кілорентген. При використанні хімічних мутагенів застосовують їх водні розчини з концентрацією 0,01 ... 0,2%; час обробки - від 6 до 24 годин і більше.

Обробці піддають пилок, насіння, проростки, нирки, черешки, цибулини, бульби та інші частини рослин. Рослини, вирощені з обробленого насіння (нирок, живців і т.д.) позначаються символом M1 (перше мутантних покоління). В M1 відбір вести важко, оскільки велика частина мутацій рецесивна і не проявляється в фенотипі. Крім того, поряд з мутаціями часто зустрічаються і неуспадковане зміни: фенокопии, тератому, морфози.

Тому виділення мутацій починають в M2 (другому мутантному поколінні), коли проявляється хоча б частину рецесивних мутацій, а ймовірність збереження неспадкових змін знижується. Зазвичай відбір триває протягом 2 ... 3 поколінь, хоча в деяких випадках для вибракування неуспадковане змін потрібно до 5 ... 7 поколінь (такі неспадкові зміни, що зберігаються протягом декількох поколінь, називають тривалими модифікаціями).

Отримані мутантні форми або безпосередньо дають початок новому сорту (наприклад, карликові томати з жовтими або жовтогарячими плодами) або використовуються в подальшій селекційній роботі.

Однак застосування індукованих мутацій в селекції все ж обмежена, оскільки мутації призводять до руйнування історично сформованих генетичних комплексів. У тварин мутації практично завжди призводять до зниження життєздатності і / або безпліддя. До небагатьох виключень відноситься тутового шовкопряда, з яким велася інтенсивна селекційна робота з використанням авто- та аллополиплоидов (Б.Л. Астауров, В.А. Струнников).

Соматичні мутації. В результаті індукованого мутагенезу часто отримують частково мутантні рослини (химерні організми). У цьому випадку говорять про соматичних (почкових) мутаціях. Багато сортів плодових рослин, винограду, картоплі є соматичними мутантами. Ці сорти зберігають свої властивості, якщо їх відтворюють вегетативним шляхом, наприклад, прищеплюючи оброблені мутагенами нирки (живці) в крону немутантів рослин; таким шляхом розмножують, наприклад, безнасінні апельсини.

Полиплоидия. Як відомо, термін «полиплоидия» використовується для позначення найрізноманітніших явищ, пов'язаних зі зміною числа хромосом в клітинах.

Аллополіплоїдія - це об'єднання в клітці різних хромосомних наборів (геномів). Часто Аллополіплоїдія отримують шляхом віддаленої гібридизації, тобто при схрещуванні організмів, що належать до різних видів. Такі гібриди зазвичай безплідні (їх образно називають «рослинними мулами»), проте, подвоюючи число хромосом в клітинах, можна відновити їх фертильність (плодючість). Таким шляхом отримані гібриди пшениці і жита (тритикале), аличі та терну, тутового і мандаринового шовкопряда.

Полиплоидия в селекції використовується для досягнення наступних цілей:

- отримання високопродуктивних форм, які можуть безпосередньо впроваджуватися у виробництво або використовуватися як матеріал для подальшої селекції;

- відновлення плідності у міжвидових гібридів;

- переклад гаплоїдних форм на диплоїдний рівень.

В експериментальних умовах освіту поліплоїдних клітин можна викликати впливом екстремальних температур: низькими (0 ... + 8 ° С) або високими (+ 38 ... + 45 ° С), а також шляхом обробки організмів або їх частин (квіток, насіння або проростків рослин, яйцеклітин або ембріонів тварин) мітознимі отрутами. До мітозним отрут відносяться: колхіцин (алкалоїд безвременника осіннього - відомого декоративна рослина), хлороформ, хлоралгідрат, вінбластин, аценафтена і ін.