Метод гаплоидов кратко и понятно

Обновлено: 07.07.2024

Большой интерес для селекционеров представляют гаплоидные растения. Гаплоиды получают двумя способами.

Первый способ классический – отдаленная гибридизация, когда в зиготе отдаленного гибрида хромосомы одного из видов элиминируют.

Второй способ основан на методиках культивирования in vitro, где из неоплодотворенных половых клеток с редуцированным набором хромосом можно регенерировать целые растения. Обычно они стерильны, так как у них нарушено формирование мужских и женских гамет. При культивировании in vitro, однако, может произойти спонтанное удвоение хромосом, или его можно вызвать искусственно, например, обработав колхицином клетки или растения. Дигаплоиды фертильны и вполне жизнеспособны.

гаплоидные растения имеют один набор хромосом, характерный для гамет, что дает селекционерам возможность наблюдать мутации сразу же в ходе осмотра гаплоидных растений, поскольку все рецессивные генные мутации в гаплоидных организмах не маскируются доминантными аллелями;
если гаплоидные клетки подвергнуть полиплоидизации с помощью колхицина, то возникнут дигаплоиды, характеризующиеся абсолютной гомозиготностью. Скрещивание гомозиготных линий дает, как правило, высокопродуктивное потомство. С другой стороны, в настоящее время картофель не размножают семенами из-за пестроты потомства, а создание с помощью гаплоидов гомозиготных линий устранит этот недостаток;
гомозиготные растения используются селекционерами и в других целях: количественный генетический анализ, изучение взаимодействия генов, изучение генетической изменчивости, определение групп сцепления, установление числа генов, действующих на количественные признаки, определение локализации полигенов и т.д.
гаплоидные растения лишены летальных или сублетальных мутаций, ведущих к гибели или ослаблению потомства.

Гаплоиды высших растений можно получить из эксплантов, взятых на любой стадии развития гаметофита после редукционного деления клеток спорогенной ткани пыльника.

индуцированный андрогенез в культуре пыльников и пыльцы;
селективная элиминация хромосом в гибридном зародыше. Этот метод чаще всего используется в селекции злаковых;
псевдогамия - развитие гаплоидного зародыша после оплодотворения инородной пыльцой без оплодотворения яйцеклетки или же развитие изолированной семяпочки (гиногенез).

В клеточной инженерии чаще применяется первый метод. Впервые гаплоидные растения были получены в 1964 году индийскими исследователями С. Гуха и С. Махешвари при культивировании пыльников дурмана. С тех пор таким методом получены гаплоидные растения более чем у 200 видов, в том числе у пшеницы, ячменя, ржи, риса, картофеля и других культур. Для культуры пыльников используют целые пыльники, стерильно выделенные из бутонов в определенной фазе развития. Их помещают на твердую питательную среду, либо на поверхность жидкой питательной среды. В редких случая культивируют бутоны или соцветия.

Получение гаплоидных растений из изолированных пыльников может идти по двум направлениям: прямая регенерация соматических зародышей и косвенная - через каллусогенез. В первом случае внутри пыльников из отдельных пыльцевых зерен формируются проэмбриональные структуры, которые при определенных условиях культивирования развиваются в эмбриоиды, дающие начало гаплоидным растениям. Эмбриоиды - зародышеподобные структуры. Во втором - пыльца делится, но клетки, возникшие в результате делений, быстро увеличиваются в размерах и, разрывая оболочку пыльцевого зерна, образуют каллус. В результате дальнейшего морфогенеза из этих каллусных клеток регенерируют растения. При этом растения могут иметь разную степень плоидности - ди-, поли-, анеуплоидные. Последние часто стерильны, но после обработки растений колхицином происходит удвоение числа хромосом, в результате чего можно получить фертильные гомозиготы.

Спонтанное высвобождение (пассивный способ) - пыльники определенным образом обрабатываются, инкубируются на жидкой среде, где лопаются, а пыльца высвобождается и всплывает наверх.
Гомогенизация и фильтрация. Пыльники, культивируемые в жидкой среде, разрушают, надрезая скальпелем и осторожно надавливая, затем фильтруют (поры фильтра 50 -100 мкм) и центрифугируют. Осадок промывают и суспендируют в жидкой среде.
Разрезание - разрезают стенку пыльника. Этот метод применяется редко, так как трудоемок и длителен.

Пыльцевой эмбриогенез обусловлен функциональной и структурной детерминацией пыльцевого ядра и клеток гаметофита, поэтому в развитии могут принимать участие: - лишь вегетативные клетки, - лишь генеративные клетки, - оба типа клеток, если вегетативные и генеративные клетки сольются, при этом образуется диплоидный эмбриоид. Для пасленовых характерен только эмбриогенез, для злаковых - образование как каллусов, так и эмбриоидов. Среди гаплоидов много альбиносов (особенно у злаков). Наибольший выход регенерантов-альбиносов в культуре пыльцы, что вызвано, по-видимому, нарушениями развития пыльцы. Причина не установлена, возможно, это результат мутаций в микроспорах при культивировании.

При отдаленной гибридизации некоторых видов установлено явление селективной элиминации хромосом одного из родителей на ранней стадии развития гибридного зародыша. Это явление хорошо изучено у ячменя. При скрещивании диплоидных ячменей Hordeum vulgare (культурный) и H. bulbosum (многолетний луковичный дикий) на стадии роста зародыша и эндосперма (через 5 дней после оплодотворения) происходит выпад хромосом дикого вида. Возникает гаплоид с набором хромосом H. vulgare. Через 15 суток после оплодотворения рост гибридного зародыша на материнском растении прекращается, но при культивировании in vitro из таких зародышей развиваются проростки. Частота и количество образовавшихся растений при этом способе очень высоки. Кроме того, растения-альбиносы не образуются. С помощью этого метода были выведены сорта Исток и Одесский-115 – за 4 года вместо 10 - 12 лет обычной селекции. В Канаде так были получены сорта Минго и Родео.

Элиминация хромосом встречается и у других родов. Если в качестве опылителя использовать дикий ячмень, то можно индуцировать гаплоиды у ржи и пшеницы.

Работы по получению гаплоидов в культуре женского гаметофита начались в 50-е годы. В последнее время интерес к ним возрос. У растений с мужской стерильностью культивирование неоплодотворенных семяпочек является единственной возможностью получения гаплоидов. Женский гаметофит может быть источником получения гаплоидов и у растений с низким морфогенетическим потенциалом каллусной ткани, либо если каллусная ткань регенерирует растения-альбиносы. У некоторых растений, например у ячменя и риса, индукция зеленых растений намного выше при гиногенезе по сравнению с андрогенезом.

В зависимости от того, какая клетка зародыша даст начало новому организму, различают партеногенез и апогамию. Партеногенез – развитие яйцеклетки без оплодотворения. При апогамии зародыш развивается из синергиды или антиподы. В ранних работах наблюдалась пролиферация соматических тканей зародышевого мешка. Впервые гаплоидный каллус из неоплодотворенной семяпочки был получен в 1964 году Тулеком в культуре гингко, но органогенез индуцировать не удалось. Это случилось лишь в 1976 году, когда Сан Ноум при работе с культурой неоплодотворенных завязей ячменя получил нормальные зеленые гаплоидные растения.

Гиногенез может идти двумя путями – через эмбриогенез и через каллусогенез. В работах Сан Наума с ячменем было показано, что гаплоидные эмбриоиды преимущественно образовывались из антипод, а каллус – из синергид. У риса и эмбиогенез, и каллусогенез давали синергиды, а антиподы в итоге дегенерировали. У табака гаплоидный эмбриогенез характерен для яйцеклеток, у скерды – для антипод.

Большой интерес для селекционеров представляют гаплоидные растения. Гаплоиды получают двумя способами. Первый способ классический – отдаленная гибридизация, когда в зиготе отдаленного гибрида хромосомы одного из видов погибают. Второй способ основан на методиках культивирования in vitro, где из неоплодотворенных половых клеток с редуцированным набором хромосом можно регенерировать целые растения.

Обычно гаплоидные растения стерильны, так как у них нарушено формирование мужских и женских гамет. При культивировании in vitro, однако, может произойти спонтанное удвоение хромосом, или его можно вызвать искусственно, например, обработав колхицином клетки или растения. Дигаплоиды фертильны и вполне жизнеспособны.

Гаплоиды и дигаплоиды имеют ряд преимуществ в селекционной работе:

Гаплоидные растения имеют один набор хромосом, характерный для гамет, что дает селекционерам возможность наблюдать мутации сразу же в ходе осмотра гаплоидных растений, поскольку все рецессивные генные мутации в гаплоидных организмах не маскируются доминантными аллелями.
Если гаплоидные клетки подвергнуть полиплоидизации с помощью колхицина, то возникнут дигаплоиды, характеризующиеся абсолютной гомозиготностью. При размножении дигаплоидов не происходит расщепления, все признаки стабильно наследуются потомством. Скрещивание гомозиготных линий дает, как правило, высокопродуктивное потомство.
Гомозиготные растения используются селекционерами и в других целях: количественный генетический анализ, изучение взаимодействия генов, изучение генетической изменчивости, определение групп сцепления, установление числа генов, действующих на количественные признаки, определение локализации полигенов и т.д.
Гаплоидные растения лишены летальных или сублетальных мутаций, ведущих к гибели или ослаблению потомства.

Наиболее распространены следующие методы индуцирования гаплоидов:

индуцированный андрогенез в культуре пыльников и пыльцы;
селективная элиминация хромосом в гибридном зародыше. Этот метод чаще всего используется в селекции злаковых;
псевдогамия - развитие гаплоидного зародыша после оплодотворения инородной пыльцой без оплодотворения яйцеклетки;
гиногенез - развитие изолированной семяпочки.

Культура пыльцы представляет собой культивирование микроспор, освобожденных от соматических тканей пыльника, в жидкой среде. Пыльцу от соматической ткани пыльника отделяют несколькими способами:

- Спонтанное высвобождение (пассивный способ) - пыльники определенным образом обрабатываются, инкубируются на жидкой среде, где лопаются, а пыльца высвобождается и всплывает наверх.

- Пыльники, культивируемые в жидкой среде, разрушают, надрезая скальпелем и осторожно выдавливая пыльцу, затем фильтруют (поры фильтра 50 -100 мкм) и центрифугируют. Осадок спор промывают и суспендируют в жидкой среде.

К недостатком метода андрогенеза относится высокая частота образования альбиносов – растений без хлорофилла.

При отдаленной гибридизации некоторых видов установлено явление селективной элиминации хромосом одного из родителей на ранней стадии развития гибридного зародыша. Это явление хорошо изучено у ячменя. При скрещивании диплоидных ячменей Hordeum vulgare (культурный) и H. bulbosum (многолетний луковичный дикий) на стадии роста зародыша и эндосперма (через 5 дней после оплодотворения) происходит выпад хромосом дикого вида. Возникает гаплоид с набором хромосом H. vulgare. Через 15 суток после оплодотворения рост гибридного зародыша на материнском растении прекращается, но при культивировании in vitro из таких зародышей развиваются проростки. Частота и количество образовавшихся растений при этом способе очень высоки. Кроме того, растения-альбиносы не образуются. С помощью этого метода были выведены сорта ячменя Исток и Одесский-115 – за 4 года вместо 10 - 12 лет обычной селекции, сорт моркови Соната. В Канаде так были получены сорта Минго и Родео.

Гаплоиды и дигаплоиды имеют ряд преимуществ в селекционной работе:

Гаплоидные растения имеют один набор хромосом, характерный для гамет, что дает селекционерам возможность наблюдать мутации сразу же в ходе осмотра гаплоидных растений, поскольку все рецессивные генные мутации в гаплоидных организмах не маскируются доминантными аллелями.
Если гаплоидные клетки подвергнуть полиплоидизации с помощью колхицина, то возникнут дигаплоиды, характеризующиеся абсолютной гомозиготностью. При размножении дигаплоидов не происходит расщепления, все признаки стабильно наследуются потомством. Скрещивание гомозиготных линий дает, как правило, высокопродуктивное потомство.
Гомозиготные растения используются селекционерами и в других целях: количественный генетический анализ, изучение взаимодействия генов, изучение генетической изменчивости, определение групп сцепления, установление числа генов, действующих на количественные признаки, определение локализации полигенов и т.д.
Гаплоидные растения лишены летальных или сублетальных мутаций, ведущих к гибели или ослаблению потомства.

Наиболее распространены следующие методы индуцирования гаплоидов:

индуцированный андрогенез в культуре пыльников и пыльцы;
селективная элиминация хромосом в гибридном зародыше. Этот метод чаще всего используется в селекции злаковых;
псевдогамия - развитие гаплоидного зародыша после оплодотворения инородной пыльцой без оплодотворения яйцеклетки;
гиногенез - развитие изолированной семяпочки.

При отдаленной гибридизации некоторых видов установлено явление селективной элиминации хромосом одного из родителей на ранней стадии развития гибридного зародыша. Это явление хорошо изучено у ячменя. При скрещивании диплоидных ячменей Hordeum vulgare (культурный) и H. bulbosum (многолетний луковичный дикий) на стадии роста зародыша и эндосперма (через 5 дней после оплодотворения) происходит выпад хромосом дикого вида. Возникает гаплоид с набором хромосом H. vulgare. Через 15 суток после оплодотворения рост гибридного зародыша на материнском растении прекращается, но при культивировании in vitro из таких зародышей развиваются проростки. Частота и количество образовавшихся растений при этом способе очень высоки. Кроме того, растения-альбиносы не образуются. С помощью этого метода были выведены сорта ячменя Исток и Одесский-115 – за 4 года вместо 10 - 12 лет обычной селекции, сорт моркови Соната. В Канаде так были получены сорта Минго и Родео.

В начале 1990-х мы только мечтали об этом, глядя на иностранных коллег. Теперь нам доступны все инструменты современной селекции. О том, как мы ими пользуемся, рассказал кандидат биологических наук зам. гендиректора по молекулярной диагностике и биотехнологии растений Михаил Будылин

Сейчас уже не новость, что процесс селекции растений ускорился благодаря использованию новых методов, и в частности технологии получения удвоенных гаплоидов. Что же это такое – удвоенные гаплоиды?
– Данная технология – довольно эффективный подход для создания чистых линий, которые будут использованы в создании новых F₁ гибридов. Ее принцип основан на выращивании полноценного сапрофитного растения из его гаметофитных клеток, которые, как известно, имеют гаплоидный набор хромосом. Эти клетки встречаются в гаметофитных фазах развития растений и представлены семяпочками и пыльцой. От вида используемых клеток, которые применяются для индукции эмбрионов на питательной среде, зависят и методы получения удвоенных гаплоидов. Это гиногенез, когда в культуре применяются неопыленные семяпочки, и андрогенез, когда в культуре используются микроспоры пыльника. Когда из гаплоидных клеток образуется эмбрион, его набор хромосом все еще половинный (n).

Такое растение не может образовывать семена и не представляет интереса для селекции. Поэтому на ранних стадиях его развития проводится процедура удвоения хромосом. При ее помощи растение восстанавливает естественный набор хромосом (2n) и вновь становится способным к размножению. Однако в процессе удвоения хромосом есть и кое-что другое – то, что и определяет селекционную важность удвоенных гаплоидов. Во время этого процесса происходит полная гомозиготизация всех генов в геноме растения, и все рецессивные гены, которые могут быть скрыты под покровом доминантных, начинают проявлять свои признаки. Говоря другими словами, селекционер сразу получает чистую линию, или же сорт, свойства которого будут неизменны из поколения в поколение. А на этом и основаны все селекционные программы, которые занимают годы работы селекционера.

Преимущество этой технологии легко оценить в сравнении с методами классической селекции, которые требуют до 12 лет на создание одной чистой линии репчатого лука. У нас же это занимает 2 года.

Также в данный момент мы активно работаем над созданием эффективного метода производства удвоенных гаплоидов огурца. Однако чтобы разработать и внедрить этот сложный подход, нам еще предстоит преодолеть немало трудностей. Кроме этого, на базе лаборатории биотехнологии растений планируется внедрение микроклонального размножения сладкого перца и производство тетраплоидных линий арбуза с целью выращивания бессемянных плодов.

– А мировая селекция когда начинала работать с удвоенными гаплоидами? Мы ведь не сильно отстали от прогрессивных селекционеров?
– Первые работы по производству удвоенных гаплоидов датируются 1921 годом. Однако если смотреть на хронологию этого биотехнологического инструмента через призму объектов нашего интереса, то и на луке, и на огурце эта технология начала освещаться в начале 1990-х годов. Но прежде чем оценивать отставание в данной области, следует понимать, что метод получения удвоенных гаплоидов – лишь вспомогательный инструмент селекции. А наша селекция никогда не стояла на месте и успешно развивалась на протяжении всего этого времени. Теперь же, когда нам тоже доступны биотехнологические подходы, я думаю, наша продукция сможет сравняться с продукцией европейских селекционных компаний довольно быстро.

– Какая польза для простого овощевода от всех этих затей с удвоенными гаплоидами?
– Как я уже говорил ранее, технология получения удвоенных гаплоидов существенно ускоряет работу селекционных программ. Насчет простого овощеводства я не уверен, а вот для промышленного мне видится немалая польза.

Также ввиду экстенсивного возделывания монокультур мы получили огромный патогенный фон, который неотступно следует за тепличными растениями. Это, в свою очередь, требует введения генов устойчивости в современные F₁ гибриды.

А вместе с этими генами от дикорастущих доноров переходят и неблагоприятные сельскохозяйственные признаки, которые неизбежно отражаются на тех же вкусе и аромате плодов.

Гаплоидия является таким уменьшением числа хромосом, при котором в половинном наборе соматической и половой клеток каждая пара гомологичных хромосом представлена лишь одной из них. Гаплоидом или моноплоидом называют организм, имеющий в соматических клетках гаплоидный набор негомологичных хромосом.

Уровень спонтанного возникновения гаплоидов очень низкий - примерно один гаплоид на 10 5-10 6 растений. Для повышения частоты образования гаплоидов используют разные приемы:
- воздействуют на процессы опыления и оплодотворения радиационным излучением или химическими веществами;
- опыляют растения чужеродной пыльцой, индуцирующей к развитию неоплодотворенную яйцеклетку;
- выполняют отдаленные скрещивания с такими генотипами, когда обеспечивается двойное оплодотворение, но в процессе развития зародышей происходит элиминация хромосом опылителя, что приводит к развитию гаплоидного зародыша материнского генотипа (метод гаплопродюссера);
- культивируют изолированные пыльники;
- культивируют неоплодотворенные завязи и семяпочки.

Генотип гаплоидов имеет характерные особенности. У гаплоидов проявляются рецессивные гены. По внешнему виду гаплоиды сходны с соответствующими диплоидами, но меньше их. Клетки гаплоидов имеют меньший размер, чем клетки диплоидов. Гаплоиды не образуют полноценных гамет. Путем удвоения числа хромосом соматических клеток гаплоида можно получить полностью гомозиготное диплоидное растение.

Гаплоиды получают, используя гаплопродюссеры (отдаленную гибридизацию), партеногенез. Гаплоиды можно получить в культуре тканей из пыльников и клеток зародышевого мешка, гаплоиды в культуре тканей уже получены у 200 видов растений.

Отдаленная гибридизация - важный метод формообразования и улучшения существующих сортов. Основная ее проблема - низкая совместимость или полная несовместимость скрещиваемых видов. Для ее преодоления эффективны различные модификации методов культуры тканей: своевременное изолирование и доращивание гибридных зародышей на питательных средах; каллусогенез при культивировании незрелых гибридных зародышей и регенерация растений из каллусных тканей.

Культура пыльников

Известны несколько методов создания гаплоидов в культуре изолированных тканей растений, имеющих свои преимущества и недостатки:
1 ) использование (введение в культуру) гаплоидных тканей нативного растения (пыльники, пыльцевые зерна, семяпочки);
2) гаплопродукции - создание условий для получения гаплоидной ткани на интактном растении (отдаленная гибридизация, приводящая к элиминации (абортированию) одного из родительских генотипов), а затем доращивание недоразвитого семени или зародыша.

Гут и Магешвари, впервые занявшиеся культурой пыльников, вызвали рост гаплоидных клеток действием кинетина, а рост диплоидных клеток -включением в среду ауксина, индолилуксусной кислоты (ИУК) с кинетином.

В процессе культивирования пыльников в условиях in vitro имеет место андрогенез - развитие эмбриоидов, а затем и растений из мужских половых клеток (микроспор).

Для культивирования пыльников используют среды: Мурасиге-Скуга с 1/2 концентрацией солей, китайские среды, среды с картофельным экстрактом, среду Нич. Ауксины либо вообще не добавляют, либо используют 2,4-Д. Из цитокининов применяют кинетин и 6-БАП. Агар-агар тщательно промывают, так как он содержит вещества, неблагоприятно влияющие на развитие пыльников. Для адсорбции метаболитов, ингибирующих ростовые процессы в культуре тканей, в питательные среды добавляют активированный уголь.

Перед культивированием пыльники выдерживают при температуре 4-6 С в течение 2-8 сут. Изолированные пыльники культивируют либо в темноте, либо при слабом освещении при температуре (25+2) С.

На питательных средах микроспора может образовать каллус или гаплоидный зародыш (сначала формируется 40-50-клеточный проэмбрио). Зародыш в глобулярной стадии разрывает экзину и проходит стадии, аналогичные развитию зиготического зародыша. Пыльца делится, клетки увеличиваются, экзина разрывается и образуется каллус, на котором, варьируя соотношение фитогормонов, можно получить гаплоидные эмбриоиды. Получение гаплоидов биотехнологическими методами позволяет быстро создавать гомозиготные линии, что делает данную технологию весьма ценной для селекции и генетики.

В процессе культивирования изолированных пыльников на питательных средах развитие идет двумя путями: либо прямым андрогенезом (образованием эмбриоидов и гаплоидных растений-регенерантов) (рис. 4.16), либо косвенным андрогенезом, когда репродуктивные клетки дедифферен-цируются и переходят к пролиферации, образуя сначала каллус, а затем при пассировании на специальные среды - морфогенный каллус и регенеранты.

Рис. 4.16. Схема формирования андрогенных эмбриоидов

Побеги-регенеранты, полученные из пыльцевых каллусов, неоднородны по ряду морфологических признаков. Это обусловлено гетерогенностью каллусов. Поэтому необходимо проводить цитологическое изучение и каллусов, и растений-регенерантов.

Как показали опыты, таким способом образуются не только гаплоидные, но и диплоидные и полиплоидные растения. Первые формируются из микроспор или из каллуса микроспоры, а диплоиды - из спонтанно удвоенных ядер, из клеток гаплоидного каллуса.

Пыльники капусты благоприятно реагируют на смесь кинетина и 2,4-Д, пыльники риса - на 2,4-Д или 1-нафтилуксусную кислоту (НУК). Исключительно активный рост пыльцы индуцирован у дурмана и рода Brassica кокосовым молоком, а у дурмана - и соком сливы. Эти продукты оказались для названных растений эффективнее, чем какие-либо синтетические индукторы.

У многих видов наилучший выход микроспор обеспечивается при предобработке культивируемых пыльников низкими температурами. У ячменя, например, обработка в течение 7-14 дней при 7 С дает оптимальные результаты.

Использование гаплопродюссеров и отдаленной гибридизации при получении гаплоидных тканей

Отдаленная гибридизация - важный метод формообразования и улучшения существующих сортов. Основная его проблема - низкая совместимость или полная несовместимость скрещиваемых видов. Для ее преодоления эффективны различные модификации методов культуры тканей: своевременное изолирование и доращивание гибридных зародышей на питательных средах; каллусогенез при культивировании незрелых гибридных зародышей и регенерация растений из каллусных тканей.

Недостатки отдаленной гибридизации можно превратить в достоинства и использовать их в позитивных целях, например, для получения гаплоидных тканей. Дело в том, что при отдаленной гибридизации очень часто образуется неполноценный (гаплоидный) потомок, поскольку генотип одной из родительских форм часто не сливается с другим родительским геномом и абортируется.

Для ячменя успешно используется метод гаплопродукции на основе межвидовой гибридизации культурного ячменя (Н. vulgare) с луковичным - Н. bulbosum.

Показаны преимущества этого метода в сравнении с культурой пыльников. Существенное влияние на эффективность гаплопродукции оказывает ряд факторов: генотип исходных форм, степень дифференцировки незрелых гибридных зародышей, обработка гибридных колосьев растворами физиологически активных веществ, сроки посева и опыления исходных форм, состав питательных сред для доращивания зародышей способы колхицинирования и др.

Для получения гаплоидов пшеницы материнскими формами служат сорта и линии яровой и озимой пшеницы, в качестве опылителей используют Т. timopheevi, T. militinae, Т. tuigidum, Т. dicoccum, овес Ae. ovata, Ae. triaristata, рожь Памирская и др. - источники комплексной устойчивости к болезням и абиотическим стрессам, высокобелковости. В зависимости от комбинации завязываемость зерен варьирует от 0 до 66,4 %. In vitro прорастает от 5 до 100 % зародышей, регенерация зеленых растений составляет от 5 до 93,8 %. Использование таких подходов - действенный инструмент обогащения генофонда культурных растений и создания новых сортов.

Дигаплоиды столового картофеля получают путем опыления сортов пыльцой примитивных культурных диплоидных видов, способных индуцировать гаплопартеногенез. Из пыльцы полученных дигаплоидов в культуре микроспор отбирают формы со спонтанно удвоенными наборами хромосом и выраженными благоприятными генами, которые затем попарно скрещивают между собой. Слитые протопласты гибридов, сочетающие благоприятные гены, дают тетраплоиды с заданным генотипом.

Установлены некоторые причины нежизнеспособности гибридных семян. Удачным развитием этих работ стало использование метода эмбриокультуры для повышения эффективности отдаленной гибридизации.

Для получения в культуре гаплоидных тканей фертильных растений регенерантов вводится дополнительный этап - удвоение хромосом.

Возможности гаплоидных технологий

Гаплоидные растения представляют интерес для генетики и селекции, так как каждый ген у гаплоида представлен единственным аллелем и рецессивные аллели у таких растений проявляются наряду с доминантными. Фенотип гаплоида полностью отражает их генотип, поэтому среди таких растений удобно отбирать формы с ценными мутациями.

Гаплоидная технология, отдаленная гибридизация с последующей эмбриокультурой, клеточная селекция, клональное микроразмножение, основанные на культивировании клеток, тканей и органов, уже вносят реальный вклад в селекцию растений.

Гаплоидные технологии значительно расширяют возможности селекции. Главное преимущество выращивания растений из пыльцы - быстрое создание чистых линий, что особенно важно для двудомных видов и облигатных перекрестников. Для планируемых скрещиваний селекционеры могут поддерживать родительские формы в культуре ткани вегетативно. В селекции на гетерозис создание линий не требует нескольких лет инбридинга.

Выращивание гаплоидов in vitro позволяет получать гомозиготные константные линии из гетерозисных гибридных популяций в короткие сроки и тем самым ускорять отбор положительных вариантов. Возможна оценка перспективных популяций на ранних этапах селекционного процесса.

К тому же гаплоидные клетки удобны для решения многих задач теоретического плана и для генно-инженерных манипуляций. От изучения гаплоидных клеточных линий генетики надеются получить более точные данные о природе генных мутаций и цитоплазматической наследственности.

Читайте также: