Новейшие методы селекции растений ( клеточная инженерия , хромосомная инженерия , генная инженерия )

Клеточная инженерия

• Культивирование отдельных клеток или тканей на искусственных стерильных питательных средах , содержащих аминокислоты , гормоны , минеральные соли и другие питательные компоненты ( отдельные изолированные от организма клетки в этих условиях продолжают деление и способны к регенерации – формированию полноценных растений из культуры недифференцированых клеток – каллюса , т. е обладают тотипотентностью )

Селективные среды

• Если необходимо , например , получить солеустойчивые растения , то составляется специальная питательная среда с повышенным содержанием солей ( NaCl ) , в которой культивируются клетки растений ( большинство клеток погибает в такой среде , но отдельные выживают и из них могут регенерировать целые растения - селекция на клеточном уровне , когда отбираются не растения , а клетки из которых потом воспроизводятся растения )

Метод гаплоидов

Гаплоиды – организмы с уменьшенным вдвое числом хромосом ( в ядрах клеток из каждой пары гомологичных хромосом , характерных для диплоидов , присутствует только одна хромосома ) ; гаметы всегда имеют гаплоидный набор хромосом , в том числе и мужские ( пыльцевые зёрна )

• Разработан метод проращивания пыльцевых зёрен на искусственных питательных средах и получение из них полноценных гаплоидных растений , имеющих только одну аллель из каждой гетерозоготной пары

• Проращивание пыльцы гибридных гетерозиготных организмов , регенерация из неё гаплоидных растений и удвоение у них числа хромосом приводит к очень быстрому получению полностью гомозиготных растений

• С помощью гаплоидов создание сорта занимает 2 –3 года вместо 10 лет при использовании традиционных методов ( принудительное самоопыление гибридных гетерозиготных организмов до восьмого поколения )

Хромосомная инженерия

• Метод основывается на возможности замены или добавлении новых отдельных хромосом у растений

• Возможно уменьшение или увеличение числа хромосом в любой гомологичной паре – анеуплоидия (гетероплоидия ) ; возможна одновременная анеуплоидия по нескольким парам негомологичных хромосом

Дисомик – диплоидный организм , имеющий в клетках пары гомологичных хромосом ( немутантная норма )

Моносомик ( по определённой хромосоме ) – диплоидный организм , имеющий в какой – либо паре хромосом только одну гомологичную хромосому ( имеют хромосомный набор 2n – 1 )

Трисомик ( по определённой хромосоме ) – диплоидный организм , имеющий в какой – либо паре хромосом третью хромосому ( имеют хромосомный набор 2n + 1 )

Нуллисомик ( по определённой хромосоме ) – диплоидный организм , не имеющий в геноме одной пары гомологичных хромосом ( имеют хромосомный набор 2n – 2 )

• В редких случаях возможно появление организмов с двумя дополнительными хромосомами к гомологичной паре ( 2n + 2 ) – тетрасомик и даже тремя ( 2n + 3 ) – пентасомик

• Возможна замена одной или обоих гомологичных хромосом в гаметах , например , одного сорта пшеницы на ту же пару , но другого сорта ( при этом один неудовлетворительный признак данного сорта заменяется на тот же , но более сильный признак другого сорта , например , качество зерна или устойчивость сорта к болезням )

• Возможны замены отдельных хромосом одного вида ( например , пшеницы ) на хромосомы другого вида , близкого по происхождению ( например , ржи ) ; полученные таким путём формы называются замещёнными линиями

• Возможно введение в геном определённого вида или сорта какой – либо пары хромосом другого вида растений , которые определяют развитие признака , отсутствующего у первого вида ( формы , полученные таким путём называют дополнительными линиями )

Генная инженерия

• Метод основан на искусственном переносе нужных генов от одного вида живых организмов ( бактерий , животных , растений ) в гаметы или клеточную культуру другого далёкого по происхождению вида

Трансгенные растения или животные – это растения или животные , геном которых изменён в результате переноса в них генов других организмов

• Таким путём были получены формы томатов , картофеля , табака , рапса , устойчивые к разнообразным вредителям ( ген бактерий , контролирующий синтез белка эндотоксина насекомых с помощью природных переносчиков генов – бактериальных плазмид внедрён в ДНК растительных клеток , которые при культивировании их на питательных средах развились в полноценные растения , на листьях которых гусеницы насекомых – вредителей погибают ; токсин безвреден для человека )