Близкородственное скрещивание это в биологии кратко
Обновлено: 07.07.2024
Селекция — это наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
- повышение продуктивности организмов;
- улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
- улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).
Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности. Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.
Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.
Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.
Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.
1 . Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.
При массовом отборе одновременно отбирают большое число особей с нужным признаком, остальные выбраковывают. Это отбор по фенотипу, он не даёт генетически однородного материала. Повторяется многократно.
При индивидуальном отборе (по генотипу) выделяют одну особь с необходимыми признаками и получают от неё потомство.
2. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации : инбридинг, аутбридинг и отдалённую гибридизацию.
При инбридинге скрещиваются потомки с родительскими формами или потомки одних и тех же родителей. Этот тип скрещивания применяют для получения чистых линий , т. е. перевода большинства генов в гомозиготное состояние и закрепления ценных признаков. Нежелательным последствием близкородственного скрещивания является инбредная депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за проявления рецессивных мутаций.
При неродственном скрещивании может наблюдаться эффект гетерозиса ( гибридной силы ) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис проявляется у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. При этом нежелательные рецессивные мутации становятся скрытыми. При половом размножении в следующих поколениях степень гетерозиготности уменьшается и эффект гибридной силы исчезает. Он может сохраняться только при вегетативном размножении.
Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе I мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.
3. Искусственный ( индуцированный ) мутагенез используют для увеличения разнообразия исходного материала. Мутагенез вызывают действием мутагенных факторов, например, рентгеновского облучения. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные формы культурных растений (пшеницы, картофеля, овощных культур) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды.
Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений колхицином . Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.
Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.
Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор
Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
Индивидуальный отбор
Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.
Естественный отбор
Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.
Инбридинг (инцухт)
В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа родительские особи.
| Р | ♀ AAbbCCdd | × | ♂ aaBBccDD |
| F1 | AaBbCcDd | ||
Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.
Аа × Аа
АА 2 Аа аа
Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.
Отдаленная гибридизация
Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.
Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.
Использование соматических мутаций
Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.
Экспериментальный мутагенез
Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.
Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным
С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.
Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным
С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.
Поиск исходного материала облегчает закон гомологических рядов наследственной изменчивости , открытый Н. И. Вавиловым .
Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.
Если известны формы изменчивости одного вида, то можно предположить, что подобные формы будут существовать и у других близкородственных видов.
Н. И. Вавилов установил также семь центров происхождения культурных растений и основал мировую коллекцию семян культурных растений и их диких сородичей.
Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.
Инцест является ярко выраженной формой инбридинга, когда скрещивание происходит между особями, связанными прямым родством. Предельная форма инбридинга — самооплодотворение.
Инбридинг широко используется селекционерами для усиления целевых характеристик породы или сорта. Наиболее распространённая разновидность инбридинга, которая используется при селекции, называется лайнбридингом (англ. linebreeding). При лайнбридинге потомки спариваются с каким-либо своим предком.
Как известно, диплоидный организм получает каждый ген в двух экземплярах (аллелях) — от отца и от матери. Если эти аллели различаются, то особь называется гетерозиготной (по данному гену), а если не различаются, то гомозиготной. При инбридинге родители являются родственниками и поэтому имеют много одинаковых аллелей, в результате чего гомозиготность увеличивается с каждым поколением.
Инбридинг приводит к повышению постоянства фенотипических признаков в потомстве и, в конечном итоге, производится для получения линий генетически идентичных особей (инбредные линии), на которых удобно проводить биологические и медицинские эксперименты.
Связанные понятия
Чистая линия — группа организмов, имеющих некоторые признаки, которые полностью передаются потомству в силу генетической однородности всех особей. В случае гена, имеющего несколько аллелей, все организмы, относящиеся к одной чистой линии, являются гомозиготными по одному и тому же аллелю данного гена.
Иску́сственный отбо́р, наро́дная селе́кция — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами.
Геноти́п — совокупность генов данного организма. Генотип, в отличие от понятия генофонд, характеризует особь, а не вид. В более узком смысле под генотипом понимают комбинацию аллелей гена или локуса у конкретного организма. Процесс определения генотипа называют генотипированием. Генотип вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма. При этом особи с разными генотипами могут иметь одинаковый фенотип, а особи с одинаковым генотипом могут в различных условиях отличаться друг от друга.
Генетическое разнообразие, или генетический полиморфизм, — разнообразие популяций по признакам или маркерам генетической природы. Один из видов биоразнообразия.
Упоминания в литературе
АУТБРИ́ДИНГ, применяемое в селекции животных и растений скрещивание неродственных особей. Обычно такие особи не имеют ближайших общих предков и происходят из разных популяций. В результате неродственного скрещивания у потомства уменьшается вероятность присутствия одинаковых аллелей генов, то есть повышается уровень гетерозиготности. Гетерозиготные особи часто обладают более ценными биологическими признаками, чем гомозиготные. Применяя аутбридинг, получают гетерозисные формы, превосходящие по ряду желаемых признаков родительские организмы. См. также Гетерозис, Инбридинг .
В основе гетерозиса лежит резкое повышение гетерозиготности у гибридов первого поколения и превосходство гетерозигот по определённым генам над соответствующими гомозиготами. Таким образом, явление гибридной мощности противоположно результату близкородственного скрещивания – инбридинга , имеющему для потомства неблагоприятные последствия. Генетический механизм гетерозиса (он до конца не выяснен) связывают также с наличием у гибрида по сравнению с родителями большего числа доминантных генов, взаимодействующих между собой в благоприятном направлении.
Неумелое использование инбридинга , особенно на протяжении ряда поколений, приводит к инбредной депрессии, которая проявляется в ослаблении конституции животных, понижении их жизнеспособности, уменьшении скорости роста, многоплодности, продуктивности. Чем дольше применяется инбридинг, чем ближе при этом степень родства, тем отчетливее будут проявляться последствия инбредной депрессии. Степень инбридинга определяют по родословной. Согласно способу учета, предложенному А. Шапоружем, степень родства спариваемых животных определяют путем установления рядов родословной, в которых встречается общий предок, считая первым рядом отца и мать.
Линейное скрещивание (лайнбридинг) по сути своей полностью противоположно инбредной депрессии и используется в селекционной работе с крысами наравне с инбридингом . Этот метод породного разведения характеризуется повышением жизнеспособности у последующих поколений и называется геторозисом.
Чистопородное разведение – это система спаривания животных, принадлежащих к одной породе. Потомство, полученное от такого спаривания, называют чистопородным. При этом методе разведения сохраняются и улучшаются ценные качества племенных животных. При чистопородном разведении используют два вида спаривания: неродственное (аутбридинг) и родственное ( инбридинг ). Инбридинг – это система спаривания животных, находящихся в родстве для закрепления желательных признаков. Животных, обладающих повышенной способностью к передаче ценных хозяйственно-полезных качеств (препотентностью), используют более интенсивно.
Связанные понятия (продолжение)
Изоля́ция (в генетике популяций) — исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида из разных популяций. Изоляция является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне, и приводит к видообразованию.
Порода — единица классификации животных в зоотехнии. Под породой понимают качественно своеобразную, достаточно многочисленную, целостную группу животных одного вида, созданную творческим трудом человека, имеющую общую историю развития, характеризующуюся специфическими морфологическими и хозяйственно полезными свойствами и типом телосложения, которые передаются по наследству, и имеющую в своей структуре необходимое количество линий.
Инбредная депрессия — снижение жизнеспособности особей, возникающее в результате инбридинга. Проявляется в виде низкого значения показателя наследуемости в фенотипе, низкой способности к биологической адаптации и снижением иммунитета к заболеваниям. Как следствие, проявляется снижение выживаемости и репродуктивного успеха.
Гетерóзис (от др.-греч. ἕτερος ‘другой, различный’ и -ωσις ‘состояние’) — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно инбредной депрессии, нередко возникающей в результате инбридинга (близкородственного скрещивания), приводящего к повышению гомозиготности. Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное.
Дрейф ге́нов или гене́тико-автомати́ческие проце́ссы — явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами.
Гибридизация — процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке.
Насле́дственная изме́нчивость (генотипи́ческая изменчивость) обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций, которые передаются по наследству и впоследствии проявляются у потомства.
Репродуктивная изоляция в эволюционной биологии — это механизмы, изменяющие движение потоков генов между популяциями. Разделение генофондов популяций в некоторых случаях ведет к образованию новых видов. Репродуктивная изоляция может осуществляться путём предотвращения оплодотворения либо путём образования нежизнеспособных или стерильных гибридов, как, например, в случае мула и лошака.
Ге́терозиго́тными называют диплоидные или полиплоидные ядра, клетки или многоклеточные организмы, копии генов, которые в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями. Когда говорят, что данный организм гетерозиготен (или гетерозиготен по гену X), это означает, что копии генов (или данного гена) в каждой из гомологичных хромосом несколько отличаются друг от друга.
Эффект основателя — явление снижения и смещения генетического разнообразия при заселении малым количеством представителей рассматриваемого вида новой географической территории. Термин ввёл Э. Майр; является вариантом генетического дрейфа. При таком заселении малое количество исходных особей, имеющих частоты аллелей генов (или других генетических маркеров), случайно отклоняющиеся от характерных для вида в среднем, дают начало новым популяциям. В образовавшихся популяциях частоты рассматриваемых аллелей.
Популя́ция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп. Этот термин используется в различных разделах биологии, экологии, демографии, медицине и психометрике.
Видообразова́ние — процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени. При этом генетическая несовместимость новообразованных видов, то есть их неспособность производить при скрещивании плодовитое потомство или вообще потомство, называется межвидовым барьером, или барьером межвидовой совместимости.
Половой отбор — процесс, в основе которого лежит конкуренция за полового партнёра между особями одного пола, что влечёт за собой выборочное спаривание и производство потомства. Этот механизм может быть причиной эволюции некоторых характерных черт и приводить к их усилению. В пределах вида один из полов (практически всегда женский) играет роль ограниченного ресурса для другого (практически всегда мужского).
Тео́рия накопле́ния мута́ций (англ. Mutations accumulation theory) — эволюционно-генетическая теория возникновения старения, предложена Питером Медаваром в 1952 году. Эта теория рассматривает старение как побочный продукт естественного отбора (также как, например, эволюционное объяснение развития слепоты у пещерных и подземных животных).
Перенос (поток) генов (англ. gene flow, gene migration) в популяционной генетике — перенос аллелей генов из одной популяции в другую.
Телего́ния (от греч. tele — вдаль, далеко и gone (goneia) — зарождение, произведение на свет, потомство) — опровергнутая биологическая концепция,
Изменчивость — разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм. Изменчивость вместе с наследственностью представляют собой два неразрывных свойства живых организмов, являющихся предметом изучения науки генетики.
Сверхдоминирование — это явление преимущества класса гетерозигот по сравнению с возможными для данного гена и аллелей классами гомозигот.
Генетический анализ — исследование генотипа отдельных особей, групп особей и генетической структуры популяций, в том числе линий, штаммов, сортов, пород и т. д.
Но́рма реа́кции — способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы. Она характеризует долю участия среды в реализации признака и определяет модификационную изменчивость вида. Чем шире норма реакции, тем проще влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе.
Насле́дование — передача генетической информации (генетических признаков) от одного поколения организмов к другому. В основе наследования лежат процессы удвоения, объединения и распределения генетического материала, поэтому закономерности наследования у разных организмов зависят от особенностей этих процессов.
Эффект бутылочного горлышка — сокращение генофонда (то есть генетического разнообразия) популяции вследствие прохождения периода, во время которого по различным причинам происходит критическое уменьшение её численности, в дальнейшем восстановленное. Сокращение генетического разнообразия приводит к изменению относительных и абсолютных частот аллелей генов, поэтому данный эффект рассматривается в числе факторов эволюции.
Дома́шние лиси́цы, одома́шненные лисицы, ручны́е лисицы — группа одомашненных лис, выведенных в ходе продолжительного эксперимента в Новосибирском институте цитологии и генетики.
Конкуре́нция — в биологии, любые антагонистические отношения, связанные с борьбой за существование, за доминирование, за пищу, пространство и другие ресурсы между организмами, видами или популяциями видов, нуждающимися в одних и тех же ресурсах.
Домина́нтность, или домини́рование, — форма взаимоотношений между аллелями одного гена, при которой один из них (доминантный) подавляет (маскирует) проявление другого (рецессивного) и таким образом определяет проявление признака как у доминантных гомозигот, так и у гетерозигот.
Родительский вклад (РВ) — в эволюционной биологии — это любые затраты времени, энергии и других ресурсов родителей, которые благоприятствуют потомству, ограничивая при этом возможности родителей улучшать свою приспособленность (Clutton-Brock 1991: 9; Trivers 1972).
Помесь — порода, потомство (растений или животных) полученное в результате скрещивания разных пород, сортов. Метис — животное, полученное в результате спаривания двух и более разных пород. У помеси первого поколения часто проявляется эффект гетерозиса по некоторым хозяйственно-полезным признакам (удою, яйценоскости, настригу шерсти и т. п.). В отличие от гибридов, помеси легко спариваются между собой и дают плодовитое потомство.
Немо́й пе́репел, или японский перепел (лат. Coturnix japonica); некоторыми считается подвидом обыкновенного перепела — лат. Coturnix coturnix japonica), — птица подсемейства куропатковых отряда курообразных. Одомашнен человеком и разводится ради мяса и яиц; используется также как модельный организм в научно-исследовательских (лабораторных) целях.
Инсти́нкт наси́живания — один из основных инстинктов, проявляемых птицами (в основном самками, но также и самцами у некоторых видов), а также вымершими звероногими динозаврами, например, овираптором в период размножения. Инстинкт насиживания, как правило, периодичен и совпадает с периодом спаривания и яйцекладки. Он сродни материнскому инстинкту, проявляемому другими животными. Есть среди птиц, однако, и исключения — например, кукушка, подкидывающая яйца в гнёзда других птиц.
Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах, называется наследованием, ограниченным полом.
Рецессивный признак — признак, не проявляющийся у гетерозиготных особей вследствие подавления проявления рецессивного аллеля.
Селе́кция расте́ний — совокупность методов создания сортов и гибридов растений с нужными человеку свойствами, которые повышают урожайность и качество культур.
Есте́ственный отбо́р — основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная.
Порода кошек — разряд классификации кошек. Это относительно новое понятие. Двести лет назад его ещё не существовало.
Достижения популяционной генетики, ее массовые теоретические обоснования всех природных процессов, происходящих в ареалах, позволяют людям использовать эти знания в собственных нуждах. Так, очень распространены такие явления, как инбридинг и аутбридинг. Более знакомое для всех синонимичное понятие к данным терминам - инцест. Что же собой представляют эти процессы с научной точки зрения и чего человек может добиться, используя их, разберем в данной статье.
Инбридинг - что такое?
Для начала определимся с самим понятием. Итак, инбридинг, говоря научным генетическим языком, это концентрация идентичных по происхождению аллелей генов в составе одного генотипа, то есть у конкретного организма.
Если более простыми словами ответить на вопрос "Инбридинг - что такое?", то можно сказать, что это целенаправленное скрещивание близкородственных форм растений, животных, людей с целью накопления в генотипе определенных аллелей гена, несущих нужный признак. На самом деле есть несколько синонимов данного процесса. Так, когда речь идет о человеческой популяции, то близкородственные браки называют инцестом. Если речь о растениях, то говорят об инцухте. Инбридинг - понятие для животноводства. Однако этот же термин возможно использовать и в селекции сельскохозяйственных культур.
Гетерозис
Существует такое понятие, как крайняя степень инбридинга. Это происходит тогда, когда:
- животное способно к самооплодотворению;
- растение самоопыляется.
В этих случаях накопить в поколениях гомозиготные аллели с нужным признаком гораздо проще, ведь исключается набор хромосом от разных особей. Это свойство активно используется в растениеводстве. Особи от первого поколения при самоопылении часто дают такие результаты, при которых урожайность повышается на 60%! Это носит название гетерозиса и является самым применяемым способом получения таких продуктов растительного происхождения, как:
- хлопчатник;
- перец;
- горох;
- фасоль;
- цитрусовые;
- пшеница;
- ячмень и прочие.
В условиях инбридинга, осуществляемого человеком, возможно погашение проявляемости вредных генов переводом их в гетерозиготное состояние в будущих поколениях. Это осуществляется путем искусственного отбора. Если же растение обитает в естественных условиях, то такой отбор осуществляет сама природа, он является естественным. Именно поэтому в природе среди самоопыляющихся растений практически нельзя встретить уродств, искажений и серьезных генетических заболеваний.
История развития понятия
Если окунуться в историю, то такое понятие, как инцест, существует с самой древности, еще со времен фараонов. В разных цивилизациях неодинаково воспринималось данное явление. Например, у древних римлян инцест считался страшным грехом. А вот в таких местах, как Египет, страны Европы, доколумбовая Америка, и у всех приверженцев язычества этот процесс был совершенно нормальным компонентом жизни. Братья свободно женились на сестрах, и это приветствовалось, поскольку позволяло сохранить "благородную" кровь династии в случае королевских и монарших семей. Однако Библия запретила подобные кровосмешения, инцест стал считаться страшнейшим грехом, поэтому весь христианский мир прекратил со временем подобные процессы.
Если же говорить о растениях, животных, то о том, что такое инбридинг, что такое гетерозис, люди узнали лишь со временем опытным путем. Понятно, что тогда знания популяционной генетики были недоступны. Люди руководствовались лишь наглядностью, опытными испытаниями. Однако и этого хватило, чтобы было замечено: для получения нужных признаков и закрепления их в потомстве следует скрещивать между собой близкородственные формы с имеющимся геном, проявляемым внешне.
Это же касалось и растений. Известно, что еще в XIV веке в Османской империи выращивались прекрасные тюльпаны нестандартных расцветок, получаемые путем инцухта. Среди животных особенно часто подвергались инбридингу собаки, так как именно они были главным атрибутом охоты, а она, в свою очередь, - практически основным развлечением.
Инбридинг у собак позволял получать самых сильных, выносливых и натасканных на результат охотничьих псов. Правда большое количество особей, возникших от мутаций, подвергались уничтожению.
Степень и коэффициент инбридинга
Теоретические обоснования рассматриваемого понятия были даны многими учеными, однако наиболее ценны труды англичанина Райта и россиянина Кисловского. Совместными усилиями, но независимо друг от друга они сумели создать формулу, позволяющую высчитывать коэффициент инбридинга в поколениях. Она выглядит следующим образом:
- Fx - коэффициент инбридинга, выражаемый в процентах;
- Fa - коэффициент инбридинга от общего предка;
- n, ni - родословные линии.
Если знать несколько поколений вида, а также располагать информацией об уже рассчитанных для предков коэффициентах инбридинга, то можно вычислить показатель для любого организма. Только следует указать, что подобные расчеты производятся лишь с теоретической целью. Практика показывает, что данный метод неэффективен, так как не учитывает рецессивных аллелей, несущих вредные мутации. А они могут стать как гомо-, так и гетерозиготами при частых проведениях процесса.
Поэтому результаты практики отличаются от рассчитанных теоретически. Формула Райта-Кисловского используется лишь при написании дипломных, курсовых работ, диссертаций, где очень большой объем данных за многие поколения требует систематизации и подобных расчетов.
Если же говорить о степени инбридинга, то ее мы уже обозначали выше. В практике собаководства принято обозначать ее римскими цифрами, которые показывают, в каком поколении был общий предок с нужным признаком.
Классификация
Тесный (близкий) инбридинг - что такое? Это одна из разновидностей процесса, о которой речь пойдет ниже. Также выделяют умеренный и отдаленный инбридинг. Чтобы понять основные отличия и сходства между разными видами, рассмотрим каждый из них.
Тесный инбридинг
Это самый сложный и опасный вид данного процесса. Он заключается в скрещивании самых близких по крови родственных пород. Если перевести на человеческие степени родства, то это, например, мать и сын, отец и дочь, брат и сестра.
При таком виде скрещивания происходит тесный обмен схожих аллелей. В результате нужный признак быстро проявляется у потомства первого поколения. Однако опасно это тем, что образующаяся особь может нести скрытый рецессивный мутантный ген, и их будет тем больше, чем крупнее по количеству приплод. В таких случаях быстро происходит накопление вредных признаков и появляются уродства, возникает мертворождение, бесплодие организмов.
Умеренный вид
Такой инбридинг животных заключается в скрещивании более дальних родственников. Переводя на человеческие степени родства, это, например, двоюродные брат и сестра, племянница и дядя и так далее.
В результате можно постепенно, совершая тщательную выборку, добиться гомозиготности по нужным параметрам. Процесс этот долгий, но зато он минимизирует гомозиготность вредных аллелей. В результате можно получать хорошее поколение, крепкое, выносливое и здоровое практически при каждом приплоде.
Конечно, рецессивная аллель мутантного гена все равно себя проявит, возможно, не один раз, однако со временем затухнет совсем, перейдя в гетерозиготу.
Отдаленный вид
Этот инбридинг животных подразумевает скрещивание не столь близкородственных особей. Так, если проецировать на людей, это могут быть, например, троюродные братья и сестры.
Подобный процесс дает результат очень слабый, часто практически незаметный. Кроме того, исследования подтвердили, что с течением времени появляются поколения особей с резко негативными признаками. Животные более болезненные, слабые, мутантные гены преобладают и являются причиной уродств.
Очевидно, что получение самого лучшего приплода, способного передать свои признаки следующему поколению и так продолжать делать по цепочке дальше, - это то, на что направлен инбридинг (цель, для которой он применяется).
Примеры скрещивания
Инбридинг в животноводстве применяется давно. И именно на примере представителей млекопитающих очевидно, как он работает. Говоря про такой инбридинг, примеры можно привести следующие:
- чистопородные популяции лошадей;
- чистые линии породистых собак;
- видовое однообразие нужных пород кошек и так далее.
В принципе, можно применить такое скрещивание ко всем видам животных. Просто для большинства это будет чисто экспериментом. А вот инбридинг, примеры которого мы привели выше, - это уже задача серьезного практического значения.
Особенно большая заслуга принадлежит в этом опытным собаководам, которые знают все тонкости скрещивания и получения по-настоящему прекрасного и здорового приплода. Но генетика - очень капризная наука, поэтому случаются промашки. Рецессивные гены могут проявить себя, и особь будет непригодна для продажи, для предназначенной цели, в целом для жизни.
Инбридинг в кинологии
Как мы уже отмечали, кинологи посвящены в тайны рассматриваемого явления больше, чем все другие специалисты. Инбридинг у собак - важное условие при разведении чистопородных линий. Опытными собаководами доказано, что наибольший эффект дает именно умеренный вид такого скрещивания.
Условия для успешного инбридинга собак:
- качество генотипа родоначальника;
- грамотный и просчитанный подход к процессу;
- выбор умеренного варианта.
Главное для любого собаковода - не допускать начала инбредной депрессии. Это такое состояние линии, когда особи начинают передавать друг другу мутантные гены, вызывающие уродства. В результате все особи слабые, болезненные и часто гибнут.
Аутбридинг
Инбридинг в селекции растений очень важен, ведь многие сельскохозяйственные культуры самоопыляемы, поэтому его эффективность высока. А вот если говорить о животных, то чаще применяют все же аутбридинг - противоположное по структуре действие. То есть скрещиваются вообще не родственные особи, в результате получают хорошие породистые линии. Таким способом разводят лошадей, коров, свиней, собак и других домашних животных. Аутбридинг - простой и надежный метод разведения, так как от поколения к поколению получают стабильных по продуктивности потомков.
Inbreeding (инбридинг) – процесс скрещивания особей, состоящих в близкородственных отношениях. Важен (применяют) при разведении племенных животных, так как позволяет получить потомков с улучшенными качествами. Но может вести к резкому снижению как жизнеспособности, так и плодовитости особи.
Для человека нежелателен из-за высокой вероятность гомозиготизации потомства по вредному рецессивному гену (феномен инбредной депрессии). Всегда существовал запрет на кровосмешение: считалось, что возможно рождение ребёнка с нарушениями и на психологическом уровне.
Особенности инбридинга человека
Даже при наличии табу, близкородственные связи встречаются у многих народностей. Но само по себе кровосмешение между дальними родственниками обычно не приводит к возникновению сильных генетических изменений (хотя возможны исключения в генетике – вплоть до возникновения тяжёлых форм умственной недостаточности).
Близкий инбридинг (в том числе брак между сиблингами) увеличивает риск проявления генетически обусловленных нарушений у потомства людей практически в двадцать раз. В процессе генетического смешивания информации происходит не изменение частоты генов, но изменение самих генотипов – гены комбинируются специфическим образом.
Итог – увеличение гомозиготности потомства вместе с уменьшением гетерозиготности ведёт к росту вариабельности каждого из основных признаков, контролируемых расщепляемыми генами.
Известно, что доминантные аллели усиливают фенотипические проявления, рецессивные же уменьшают общий эффект близкородственного скрещивания, снижая экспрессию признака. Но для человека этот процесс повышает вероятность подавления характеристики из-за роста возможности рецессивным аллелям образовать пару, приведя к инбредной депрессии.
Соответственно, растёт вероятность столкновения вредных аллелей и рецессивных мутаций, предрасполагая к возникновению непредсказуемых генетических отклонений у потомства.
Близкородственное скрещивание животных
Инбридинг понимается как скрещивание между собой особей с одним или несколькими общими предками в родословной (это в биологии).
Например, пары, состоящие из родителя и потомка, либо сибсов (братьев и сестер). Здесь важна абсолютная уверенность в полном здоровье поголовья на уровне психики и тела вместе с непременной отбраковкой неудовлетворяющего стандартам материала.
Важен показатель препотентности – способности производителя к стойкой передаче выбранных характеристик или комплексов характеристик.
Так, высокий уровень препотентности свойственных породе признаков кота, даёт оценить экземпляр как производителя. Наоборот, способность передавать отрицательные признаки нежелательна. Учитывая, что коты, сравнительно с кошками, в среднем оставляет больше потомков, оценка как производителя будет строже для котов.
Родственное спаривание (бридинг) приводит к появлению организма, гомозиготного по отобранным характеристикам, что влечёт за собой соответствие фенотипа и генотипа. Гомозиготное потомство будет характеризоваться также однотипным экстерьером. Соответственно, для инбридинга выбирается выдающийся производитель.
Инбридинг: плюсы и минусы
Положительные стороны, для чего проводят:
- более полное повторение нужного генотипа;
- рост вероятности появления препотентности в популяции;
- выявление рецессивных генов, что способствует обнаружению скрытых леталей. Последнее особенно важно, учитывая высокую опасность распространения подобных рецессивных генов, когда в мире одновременно происходит получение многочисленного потомства от выдающихся производителей;
- возможность создания линии с селекцией на отобранные особенности.
- вероятность получения негативных эффектов;
- вероятность для нежелательных генов оказаться гомозиготными.
Рост инбредности в ходе длительных близких скрещиваний повышает риск возникновения инбредной депрессии. Скопление мутаций в генах, которые регулируют обменные процессы влечёт снижение иммунитета, нарушения клеточного дыхания, фертильности, развития детёнышей и пр.
Особенно возрастает опасность негативных эффектов при простом повторяющемся инбридинге.
Виды близкородственного скрещивания
Ниже представлены вариации близкородственного скрещивания.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | и | б | ||
| 2 | и | и | б | б |
| 3 | б | б | у | у |
| 4 | б | у | у | о |
| 5 | о | о |
Хотя большая часть кошачьих родословных составлена до 4, полезно знать и 5 колена. Записи степени скрещивания ведутся от материнской линии.
Запись 1-2 предполагает наличие одного предка на уровне указанных колен (вязка между отцом и дочерью).
Умеренное близкородственное скрещивание предполагает вязку полусибсов, племянник-тётя и пр.
Среди регулярных систем разведения выделяют жёсткие и мягкие.
Жёсткие закрепляют свойства пары предков, среди них:
- беккросс – возвратное скрещивание, при котором представителей каждого из поколений спаривают вначале с родителем, а после с потомком от предшествующей вязки;
- сиб-кросс – вязка сиблингов в последовательном ряде поколений.
При этом важна способность обоих предков к произведению однородного потомства.
Мягкие системы скрещивания (простое близкородственное скрещивание) нацелены на закрепление признаков, характеризуясь при этом не таким быстрым снижением гетерозиготности. Например, регулярная вязка двоюродных или четвероюродных сибсов (сестру и брата).
Фото — коэффициент инбридинга F
Комплексный инбридинг
Опирается на нескольких производителей. При возрастании степени скрещивания, вырастает вероятность стабильности особенностей, подлежащих отбору, либо выбраковке. Поэтому велико значение оценки степени близкородственного скрещивания.
Если предок находится только на одном месте родословной, такое положение обозначают как узкое.
Комплексного инбридинга стоит избегать (в особенности для аутбредных животных), как приводящего к ухудшению типических качеств потомства. Также тесное спаривание при предельно узком (1-2) и узком (3-2) положении общего предка приводит к тому, что организм способен утратить наследуемые особенности. Тогда происходит компенсаторное ослабление влияния гомозиготности с помощью (путем) наследования гетерозиготных аллелей.
Подобное полезно для выявления скрытых леталей. Чтобы закрепить необходимые характеристики, достаточно инбридинга третей, либо четвёртой степеней.
При проведении комплексного инбридинга с участием сибсов инбредного происхождения, последний комплексным не считается, а степень родства определяется по братьям (сёстрам).
Родословная особи и выбор производителя
Итак, предок в широком положении плюс умеренное и отдалённое близкородственное скрещивание приближают к желаемым результатам. Велика роль характеристик женской особи.
И здесь важно следующее: о продуктивных качествах говорят не только внешние данные животного, наблюдаемые на выставках, но значительно более генотип и родословная. Отбор и оценка этих параметров предваряют вязку.
В изучении родословных важны следующие параметры:
- выдающиеся предки с обеих сторон родословной;
- отнесенность предков к линиям со стойкой передачей значимых качеств;
- известная по предыдущим годам хорошая сочетаемость линий родителей;
- существование конкретного выдающегося предка со стороны матери и отца, если ранее инбридинг не нёс негативных последствий;
- наличие предков с высококачественным потомством;
- ценятся также родословные с ростом характеристик женских предков от дальних к ближним.
Существенны позиция общего предка, конкретные степени скрещивания, оценка данных по боковым родственникам (сибсы, полусибсы).
Регуляция степеней скрещивания может усиливать значение единичного экземпляра на всю совокупность потомков. Уменьшение генотипической изменчивости в ходе отбора ведёт к появлению фенотипической (экстерьерной) устойчивости желательных признаков.
Линейное скрещивание
Иначе – лайнбридинг, входе которого спариванию подвергаются родственники с общим предком британцем в 3-4 поколении. Здесь чем более отдалённо родство – тем более вариативен тип потомства, следовательно, велика роль отбраковки неудовлетворяющих стандарту животных.
Ауткроссинг
Или аутбридинг, вязка особей без общего предка в пределах четырёх-пяти поколений.
Родословная таких экземпляров, как правило, несёт мало информации, особенно, когда общий предок отсутствует у обеих сторон. Важной может оказаться информация как о существовании выдающегося предка с высокой степенью препотентности, так и о наличии предшественника, носящего нежелательные качества.
Выдающийся экстерьер, выставочная карьера, родословная аутбредного животного не гарантируют высокого класса как производителя, хотя возможны исключения (например, естественные породы). Тогда в поиске партнёра для вязки ориентиром выступает выдающийся предок. Аутбредным кошкам партнёрами могут быть выбраны родственники такого предка с сохранными значимыми показателями.
Спаривание с неродственным животным особо рекомендовано при регулярных близкородственных скрещиваниях в ряде поколений, когда мутантные копии, становясь гомозиготными, накапливаются в популяции. Последнее, например, в питомниках, может приводить к инбредной депрессии со всеми её эффектами.
Сочетание половины аллелей от старой близкородственной линии с аллелями от нового производителя резко повышает гетерозиготность котят. Такое потомство обычно характеризуется активным ростом, плодовитостью, крупными размерами, устойчивостью к инфекциям.
Возможно явление аутбредного дисгенеза, когда плохая сочетаемость генотипов предков способствует отклонениям в формировании экземпляра.
Свободное скрещивание разнополых индивидуумов в рамках определённой популяции – панмиксия.
Методы подбора производителей
Тогда экземпляры экстремальных пород в племенной паре, помимо отбора лучших особей, должны отбираться ещё и по однотипности.
Можно обратить внимание на улучшающий подбор, когда у одного из производителей (чаще кота, требования, предъявляемые к ним, обычно жёстче) отличные характеристики экстерьера по возможности сочетаются с высокой способностью передавать особенности. Качества женской особи могут быть существенно ниже.
Однако, при любом из способов отбора пар встаёт вопрос об однородности производителей. Учитывая, что родственность особей является предпосылкой их однотипности и генетической однородности, роль исследования родословных при поиске пар трудно переоценить.
Группа животных, которая начинается от предка с выдающимися характеристиками и, внешне проявляя соответствующий фенотип, стойко передаёт его в ходе отбора и подбора, называется линией. Для линий обычно характерно умеренное, не слишком частое близкородственное спаривание. Такое разведение, оптимально при работе со всеми породами (бенгальская, британская, шотландская прямоухая и вислоухая, сфинксами и пр.), а особенно значимо для экстремальных кошачьих пород.
В идеале, особь в, находящаяся в истоке линии, должна обладать:
- здоровьем;
- фертильностью;
- высокими экстерьерными показателями;
- высокой препотентностью нужных качеств;
- при этом не нести в генотипе вредных мутаций.
Роль последнего велика из-за возможности закрепления мутаций и появления больного или аномального потомства.
Но чаще хозяева крупных питомников, опасаясь отсутствия прогресса, придерживаются иной тактики разведения. Так, многие родословные кошек выстроены посредством лайнкроссов (сложных, часто повторяющихся систем скрещиваний между линиями).
Хотя лайнкроссы повышают общую жизнеспособность и зачастую приводят к позитивным сочетаниям желаемых характеристик начальных линий, возможны неудачи.
Поэтому пара родителей обычно формируется так, чтобы в родословной первого партнёра хотя бы однократно встречался родоначальник линии второго из пары, либо же, чтобы в обеих родословных присутствовал предок иной, не участвующей в скрещивании линии. Очевидно, такой подбор непрост. Тем более важно изучение родословных выдающихся представителей – наличие повторяющихся скрещиваний среди линий указывает на хорошую их сочетаемость.
Снизить напряжённость инбридинга позволяют инкроссинг (спариваются инбредные самцы одной линии и самки другой) и топкроссинг (спариваются инбредные самцы с аутбредными самками).
С кем скрещивать вислоухую шотландскую кошку? Первое: нельзя вязать пару из двух вислоухих кошек; во-вторых, правильно скрещенная пара шотландских кошек – это, когда шотландскую прямоухую скрестить с шотландской вислоухой. С британским котом вязки запрещены – сделать родословную коту или кошке не получится, такой шотландец считается метисом.
Возможен ли гибрид собаки и кошки?
Важное условие скрещивания представителей из разных подвидов – совпадение числа (сколько) хромосом (у кошек их 38, а у собак – 78). Таким образом, возможен лигр (тигр + лев), а не котопёс.
Хотя возможно спаривание между особями с почти совпадающим количеством хромосом (например, мул – помесь лошади с ослом), такие гибриды бесплодны.
Сказывается такое воспитание на социализации. Кошка, воспитанная собакой, способна вести себя по правилам стаи, может проще взаимодействовать и даже дружить с хвостатыми.
В итоге, для заводчика могут быть выведены следующие практические рекомендации:
- выведение небольшого количества линий (трёх или четырёх);
- умеренный инбридинг каждой линии на выдающегося предка;
- многократные лайнкроссы;
- частые обмены племенным материалом между питомниками.
Добавить комментарий Отменить ответ
Вам также может понравиться
Мочекаменная болезнь | мкб у кошек и котов, причины, симптомы, лечение болезни
Герпес у кошек | ринотрахеит — симптомы, схема лечения
Правильный уход за зубами питомца, строение челюсти кота, болезни зубов
Диета при заболеваниях мочевого тракта кошек, вопрос – ответ
Коровья оспа у кошек
Читайте также: