Kopš seniem laikiem cilvēkus fascinē apkārtējo augu, īpaši puķu, skaistums un daudzveidība. Viņu aromāts un maigums visos laikmetos ir bijis mīlestības, tīrības, jūtu izpausmes personifikācija. Pamazām cilvēks saprata, ka var ne tikai izbaudīt esošos skatus uz šīm skaistajām radībām, bet arī piedalīties to veidošanā. Tā sākās augu selekcijas laikmets, kā rezultātā radās jaunas sugas ar vajadzīgākām un svarīgākām geno- un fenotipa iezīmēm. Abām zinātnēm, kas strādā kopā pie šī jautājuma, līdz šim ir izdevies sasniegt fantastiskus rezultātus - tie ir ģenētika un botānika.
Botāniskais priekšmets
Botānika ir zinātne, kas pēta visu, kas saistīts ar augiem. Tie ir viņi:
- morfoloģija;
- ģenētika;
- fizioloģija;
- anatomija;
- sistemātika.
Šī disciplīna aptver visus floras pārstāvju dzīves aspektus, sākot no iekšējiem elpošanas, vairošanās un fotosintēzes procesiem līdz fenotipisko īpašību ārējai daudzveidībai.
Šī ir viena no senākajām zinātnēm, kas radusies līdz ar cilvēka attīstību. Interese par apkārt augošajiem radījumiem, tā izdaiļojot apkārtējo telpu, cilvēkam vienmēr bijusi. Turklāt, papildus skaistumam, tas vienmēr ir bijis spēcīgs pārtikas, zāļu komponentu, celtniecības materiālu avots. Tāpēc botānika ir zinātne, kas pēta mūsu planētas senākos, svarīgākos, daudzveidīgākos un sarežģītākos organismus - augus.
Stādu audzēšana
Laikam ejot un uzkrājoties teorētiskajām zināšanām par šo radījumu uzbūvi no iekšpuses, viņu dzīvesveidu un tajos notiekošajiem procesiem, kļuva iespējams saprast, kā manipulēt ar to augšanu un attīstību. Ģenētikas zinātne uzņēma apgriezienus, kas ļāva pētīt dažādus objektus hromosomu līmenī, krustot tos savā starpā, iegūt labus un sliktus rezultātus un izvēlēties izdevīgos un nepieciešamos. Tas bija iespējams, pateicoties šādiem atklājumiem.
- Dubultā mēslošana augos.
- Mitozes un meiozes procesu atklāšana.
- Šķērsošanas metožu izstrāde.
- Heterozes, pārvairošanas un inkubācijas parādības.
- Augu ģenētiskā koda atšifrēšana.
- Šūnu un audu sastāva biomolekulārie pētījumi.
- Atklājumi citoloģijas un histoloģijas jomā.
Protams, tie nav visi priekšnoteikumi, kas kalpoja kā sākums spēcīgai kustībai un augu selekcijas metožu attīstībai.
Krustojums un tās īpašības
Cits procesa nosaukumskrustojumi - hibridizācija. Šīs parādības izmantošanas metodi sauc par hibridoloģisko. Gregors Mendels bija pirmais, kas to izmantoja savos eksperimentos. Katrs skolēns zina viņa slavenos eksperimentus ar zirņiem.
Visa procesa būtība ir vecāku formu krustošana savā starpā, lai iegūtu heterozigotus pēcnācējus, kurus sauks par hibrīdu. Tajā pašā laikā ir izstrādāti dažādi šķērsošanas veidi. Tos izvēlas, ņemot vērā šķirnes, sugas vai ģints individuālās īpašības. Ir divi galvenie šādu procesu veidi.
- Outbreeding vai outbreeding. Norāda, ka sākotnējās vecāku formas nepieder pie vienas sugas, ģints vai šķirnes. Tas ir, tie nav saistīti. Šāda krustošanās ir viena no populārākajām un, audzējot tīrās līnijas, visbiežāk noved pie heterozes.
- Inbrīdings jeb inbrīdings - cieši saistīta vienai sugai vai ģints, šķirnei piederošu indivīdu hibridizācija. Šo metodi izmanto, lai noteiktu noderīgu iezīmi populācijā, tostarp fenotipisku. Ar atkārtotu pareizi veiktu inkubāciju ir iespējams iegūt ģenētiski tīras augu līnijas.
Šiem krustojuma veidiem ir šaurākas šķirnes. Tātad, viena no ārpusbiržas formām ir krustošana – šķirņu hibridizācija.
Papildus veidiem ir arī dažādi šķērsošanas veidi. Tos detalizēti aprakstīja un pētīja Mendels, Tomass Morgans un citi pagājušo gadsimtu ģenētiķi.
Skatījumikrustošanās
Ir vairāki galvenie indivīdu hibridizācijas veidi.
- Monohibrīds vai vienkāršs. Tas nozīmē vecāku formu krustošanu ar pirmo pēcnācēju, kas tiek veikta vienu reizi.
- Dihibrīds - pamatojoties uz vecākiem, kas atšķiras pēc diviem īpašību pāriem.
- Atgriežams - hibrīds no pirmās paaudzes tiek krustots ar sākotnējo vecāku.
- Polihibrīds jeb dubultais – pirmās paaudzes indivīdi tiek krustoti savā starpā, bet nākamie ar citām šķirnēm un sugām.
Visām norādītajām šķirnēm ir nozīme katrā konkrētajā situācijā. Tas ir, dažiem augiem pietiek ar vienkāršu krustošanu, lai iegūtu vēlamo rezultātu. Un citiem, lai iegūtu vēlamo pazīmi un nostiprinātu to visā populācijā, ir nepieciešama sarežģīta fāzu polihibrīda hibridizācija.
Dažādu paaudžu hibrīdi
Jebkuras krustošanas rezultātā veidojas tas vai cits pēcnācējs. Iezīmes, ko tas ieguvis no saviem vecākiem, var izpausties dažādās pakāpēs.
Tādējādi pirmās paaudzes hibrīdu pazīmes fenotipiski vienmēr ir viendabīgas, ko apstiprina Mendeļa likums (pirmais) un viņa eksperimenti ar zirņiem. Tāpēc, lai iegūtu vienu un to pašu rezultātu, bieži vien tiek izmantots monohibrīda hibridizācijas veids, kas nepieciešams tikai vienā reizē.
Turpmāk visi nākamie indivīdi jau sevī apvieno īpašības, tāpēc šķelšanās parādās noteiktās attiecībās. Parādās recesīvi, traucē mutācijas procesi. Tāpēc vissvarīgākais rūpnieciskajai darbībaicilvēks, viņa lauksaimniecība, ir tieši pirmā augu paaudze, ko saņēma.
Tipisks piemērs: ja mērķis ir viena sezonālā perioda rezultātā iegūt tikai dzeltenus tomātus, tad jāsakrusto dzeltens un sarkans tomāts, bet sarkanais jāiegūst agrāk no dzeltenā vecāka. Šajā gadījumā pirmā paaudze noteikti būs vienveidīga - dzelteni tomātu augļi.
Starpsugu hibrīdi: īpašības
Starpsugu hibrīdi ir tie, kas iegūti pārvairošanas vai attālās krustošanas rezultātā. Tas ir, dažādu sugu indivīdu pārošanās rezultāts, lai iegūtu jaunu ar iepriekš noteiktām īpašībām un īpašībām.
Tādā veidā cilvēki ieguva rūpniecībā daudzus nozīmīgus lauksaimniecības un dekoratīvos augus, un lopkopībā tika izaudzētas daudzas jaunas īpatņu sugas.
Līdzīgu organismu piemēri
Starpsugu hibrīdu piemēri starp augiem:
- barības kvieši;
- tritikāle - kvieši un rudzi;
- rudzu-kviešu zāles formas;
- wheat-elimus;
- vairāki tabakas veidi un citi.
Ja runājam par dzīvniekiem, tad arī daudzus pārstāvjus var minēt kā piemēru:
- hines (zirgs un ēzelis);
- ligr - lauva un tīģeriene;
- mezhnyak - rubeņi un medņi un citi.
Galvenā problēma ar šādām hibridizācijām ir tā, ka pēcnācēji ir vai nu sterili, vaidzīvotnespējīgs. Tāpēc cilvēki ir radījuši un izstrādājuši daudz veidu, kā novērst šos faktorus. Galu galā, ja tiek iegūts vēlamais rezultāts, ir ļoti svarīgi ne tikai to salabot, bet arī ieviest sistēmā šādu organismu ražošanu.
Kas izraisa neauglību starpsugu hibrīdos?
Šo problēmu cēloņi meklējami mejozes un mitozes procesos, proti, anafāzē, kad hromosomas novirzās uz šūnas poliem. Šobrīd katrs no tiem meklē savu homologo pāri. Tādā veidā no hromatīdiem veidojas veselas hromosomas un veidojas vispārējais organisma kariotips.
Bet tām personām, kurās apvienošanās notikusi no dažādām vecāku formām, iespēja satikt šādas struktūras ir minimāla vai neiespējama. Tāpēc rodas nejauša īpašību kombinācija, un rezultātā indivīdi kļūst neauglīgi vai dzīvotnespējīgi. Tas nozīmē, ka gēni faktiski kļūst nesaderīgi.
Ja pievērsīsimies molekulārajam līmenim un noskaidrosim, kāds ir starpsugu hibrīdu neauglības cēlonis, tad atbilde būs šāda: tā ir DNS sekciju nesaderība no šūnas kodola un mitohondrijiem. Tā rezultātā meiotiskajā procesā nenotiek hromosomu konjugācija.
Tas noved pie postošiem rezultātiem gan augu selekcijā, gan šķirņu un jaunu dzīvnieku sugu krustošanā un audzēšanā. Īpaši bieži tas notiek floras pārstāvjiem. Tāpēc hibrīdaugu ražu var iegūt tikai vienu reizi, kas ir ārkārtīgi neērti lauksaimniecības attīstībai.
Pēc tam, kad zinātniekiem kļuva skaidrs, kas ir starpsugu neauglības cēlonishibrīdi, sāka aktīvi strādāt, meklējot veidu, kā šos cēloņus novērst. Tā rezultātā tika radīti vairāki veidi, kā novērst indivīdu sterilitāti.
Neauglības pārvarēšanas veidi
Galvenais biologu izvēlētais ceļš šīs problēmas risināšanai ir šāds. Mejozes stadijā, kad hromosomas novirzās uz šūnas poliem, tajā tiek ievadīta īpaša viela - kolhicīns. Tas veicina vārpstas šķiedru (šūnu centra) šķīšanu. Rezultātā visas hromosomas paliek vienā šūnā un nesadalās dažādās. Tagad ir iespējama brīva konjugācija starp homologiem pāriem, kas nozīmē, ka mejozes process nākotnē ir diezgan normāls.
Tādējādi pēcnācēji kļūst auglīgi un viegli nes augļus nākotnē, krustojot ar dažādām formām. Visbiežāk šo metodi izmanto augu selekcijā, to sauc par poliploīdiju. Pirmo reizi to izmantoja mūsu zinātnieks Karpečenkovs. Tāpēc viņš ieguva pirmo auglīgo kāpostu un redīsu hibrīdu.
Kāds ir starpsugu hibrīdu neauglības cēlonis, mēs jau noskaidrojām. Zinot problēmas būtību, mums izdevās izveidot vēl divus veidus, kā to atrisināt.
- Augi apputeksnē tikai ar viena vecāka ziedputekšņiem. Šī metode ļauj iegūt vairākas hibrīdu īpatņu paaudzes, auglīgas. Tomēr tad šī iezīme joprojām atgriežas, un indivīdi atkal kļūst sterili.
- Hibrīdu apputeksnēšana pirmajā paaudzē ar ziedputekšņiem no vecākiem.
Šodien vairāk cīņas metožu nav radītas, bet darbs šajā virzienā notiek.
Lilijas un to hibrīdi
Tīrības un nevainības simbols, ziediskumjas un bēdas par aizgājējiem, maigie un smalkie liliju pārstāvji - liliju. Šos augus cilvēks ir novērtējis daudzus gadsimtus. Šajā laikā nav izveidota neviena šķirne! Protams, starpsugu krustojumi ietekmēja arī viņus.
Rezultātā tika izveidotas deviņas hibrīdu šķirņu grupas, kas vienkārši pārsteidz ar fenotipisko īpašību skaistumu! Starp tiem īpašu vietu ieņem divi neparastākie un pieprasītākie pārstāvji:
- austrumu hibrīdi;
- lilijas OT hibrīdi.
Aplūkosim abu grupu pazīmes un sniegsim tām aprakstu.
Austrumu hibrīdi
Šis ir lielākais hibrīds ziedu veidošanās ziņā. Viņu bioloģija praktiski neatšķiras no citu pārstāvju bioloģijas. Augošā kausiņa izmēri var sasniegt 31 cm diametrā, un krāsa var būt dažāda. Nippon šķirne ir ļoti skaista, tai ir lieli b alti ziedi ar rozā apmali. Viņu ziedlapiņas ir gofrētas.
Šo augu augstums svārstās līdz 1,2 m. Tas ļauj tos stādīt 20-25 cm attālumā vienu no otra un veidot skaistas ziedošas grēdas. Visi šīs grupas pārstāvji izstaro ļoti spēcīgu aromātu.
Orienpits
Šīs ir OT-hibrīdu lilijas, kuru saīsinājums ir veidots no pilna nosaukuma: austrumu-cauruļveida formas. Tos sauc arī par liliju kokiem to ļoti garā auga izmēra un lielo ziedu dēļ. Uz viena līdz 2,5 metriem augsta kāta var veidoties vairāk nekā 25 lieli (līdz 30 cm) ziedi, kas ir ļoti smaržīgi un spilgtas krāsas.
Tas ļauj šai hibrīdu grupai būt ļoti populārai dārznieku vidū, lai gan ne visi var tikt galā ar to audzēšanu. Ir nepieciešama ļoti rūpīga kopšana un pareiza stādīšana, lai šādas formas varētu iesakņoties un radīt pēcnācējus.
Saulespuķe un tās hibrīdu formas
Saulespuķu hibrīdi atšķiras viens no otra sēklu nogatavošanās ziņā. Tātad, piešķiriet:
- agri (līdz 90 dienām);
- agri nogatavojies (līdz 100 dienām);
- sezonas vidus (līdz 110 dienām).
Sēklas hibrīdi arī dod dažādus. Eļļas saturs un raža ir lieliska un ir atkarīga no nogatavināšanas perioda. Jo ilgāk augs atrodas zemē, jo augstāka ir ražas kvalitāte. Varat nosaukt dažus no pasaulē izplatītākajiem šī auga hibrīdiem, kas ir vispieprasītākie lauksaimniecībā.
- Tunka.
- Bosfors.
- Rokijs.
- PR64A15.
- Džeisons.
- Uz priekšu.
Starp galvenajām priekšrocībām:
- sausuma tolerance;
- slimības un kaitēkļi;
- raža;
- augstas kvalitātes sēklas;
- labi augļi.
