Fenomenul heterozei. Heteroza și utilizarea acesteia în ameliorarea plantelor Persoane de plante heterozigote obținute ca urmare a heterozei

Fenomenul de heterosis a fost observat de oameni din cele mai vechi timpuri și folosit pentru a obține cele mai bune soiuri de plante și rase de animale. Ei au observat că încrucișarea diferitelor linii de plante a produs descendenți mai stabili și mai viabili. De-a lungul timpului, fenomenul a devenit utilizat pe scară largă în multe domenii ale activității umane.

Heteroza este o proprietate specială a organismelor, care se caracterizează printr-o creștere a rezistenței, a forței și a productivității la descendenții primei generații în comparație cu părinții lor. Fiecare generație ulterioară devine mai slabă, pierzându-și calitățile utile până la dispariția completă.

Deoarece efectul heterozei scade odată cu încrucișarea ulterioară a hibrizilor de prima generație, se folosesc următoarele metode pentru a-l conserva:

• În cultivarea plantelor – crearea de organisme poliploide;
• în zootehnie - partenogeneză artificială (dezvoltarea unui ou nefertilizat sub influența factorilor externi), încrucișarea hibrizilor cu forme parentale.

Cauzele heterozei

Există două motive pentru acest fenomen:

• Suprimarea alelelor recesive dăunătoare în organismele heterozigote;
• combinarea celor mai bune calități dominante ale părinților în codul genetic al descendenților

Se manifestă în două direcții:

Euheteroza– heteroza adevărată, îmbunătățind viabilitatea organismelor, face posibilă supraviețuirea în condiții care se schimbă rapid.

Heteroza artificială– creat de om, se manifestă prin creștere accelerată, fertilitate ridicată, nu are valoare pentru organisme în ceea ce privește supraviețuirea și adaptarea.

Cum apare fenomenul de heteroză?

Există mai multe ipoteze care încearcă să explice esența heterozei la plante și animale. Charles Darwin a fost primul care și-a propus teoria.

El a studiat cercetările crescătorilor englezi care dezvoltau noi rase de animale pentru agricultură. Darwin a observat că consangvinizarea, care a fost folosită pentru a păstra trăsăturile benefice, a avut efectul opus. La fel ca plantele autopolenizate. În același timp, încrucișarea speciilor îndepărtate a sporit viabilitatea descendenților.

Darwin a descris în cartea sa presupunerile sale conform cărora îmbunătățirea și deteriorarea calităților descendenților are loc dintr-un singur motiv - acest lucru se datorează gradului de severitate al diferențelor și asemănărilor elementelor sexuale care sunt combinate în timpul fertilizării.

Astfel, diferențele semnificative între formele parentale vor duce la o manifestare mai puternică a heterozei, iar la descendenții unor organisme strâns înrudite fenomenul se slăbește.

Efectul heterozei este evident mai ales la prima generație, apoi dispare treptat

Jones a fost de asemenea nominalizat ipoteza dominantei. Se spune că genele dominante au un efect benefic asupra fenomenului - deoarece partea pozitivă a heterozei se manifestă tocmai în combinarea calităților dominante utile ale părinților.

În timpul încrucișării, trăsăturile dominante situate la diferiți loci sunt combinate într-un singur organism, care suprimă efectele nefavorabile ale alelelor recesive.

Ipoteza dominanței și-a găsit mulți susținători, dar nu este în măsură să explice toate problemele controversate care apar în procesul heterozei. Dacă aderăm la această ipoteză, putem presupune că atunci când încrucișăm indivizi cu mai multe perechi de caracteristici distinctive, heterozigoții rezultați Aa vor fi apropiati ca productivitate de homozigotul AA. Dar, în realitate, totul se întâmplă diferit și un organism heterozigot este superior în calitate de trăsătură ambilor părinți, atât homozigotul recesiv (aa), cât și homozigotul dominant (AA). Prin urmare, efectul heterozei apare doar la prima generație. Efectul dispare în generațiile următoare.

Acest fenomen se numește supradominanță.

Supradominare se explică prin prezența unor caracteristici de calitate diferite ale aceleiași perechi de alele la hibrizii de prima generație ca urmare a utilizării diferitelor forme inițiale.

Formarea unui embrion din gameți diferiți ai părinților provoacă o anumită stimulare, care accelerează creșterea și dezvoltarea indivizilor hibrizi.

Heteroza la animale

Utilizarea practică a fenomenului în creșterea animalelor se bazează pe îmbunătățirea calității produselor. Aspectele pozitive se manifestă în vitalitatea animalelor, fertilitatea crescută, creșterea accelerată, costurile reduse de hrană etc.

Efectul heterosis este utilizat într-o varietate de industrii: creșterea vitelor, creșterea ovinelor, creșterea păsărilor. Pentru a obține hibrizi heterotici, se folosesc următoarele metode:

• Încrucișarea interspecifică: rezultatul acestei metode a fost producția de catâri - animale rezistente și foarte productive. Când o cămilă cu două cocoașe se împerechează cu o cămilă cu o singură cocoașă, se nasc paturi care au masă, rezistență și fertilitate mai mari.
• încrucișări: folosiți cel mai des în creșterea animalelor, hibrizii din prima generație depășesc întotdeauna formele originale în greutate, laptele are un conținut ridicat de grăsimi, iar descendenții sunt mai viabili.

Conditii pentru obtinerea efectului in zootehnie

Când se încrucișează, este necesar să se selecteze cu atenție rasele. Formele parentale trebuie să aibă o productivitate ridicată și să sufere o serie de selecții selective.

Hibrizii rezultați trebuie crescuți ținând cont de funcțiile vitale ale ambelor rase originale pentru a obține urmași sănătoși.

Heteroza la plante

La începutul secolului trecut, G. Shull a descris pentru prima dată fenomenul de heteroză la plante folosind exemplul porumbului. Două linii genetice diferite au fost utilizate pentru încrucișare, rezultând un soi foarte productiv, cu o creștere cu 30% a randamentului. Cel mai adesea, fenomenul este utilizat în producția de culturi atunci când se cultivă porumb, sfeclă de zahăr, floarea soarelui, legume și ierburi.

A. Gustafson a identificat 3 forme de heteroză la plante:

1. Reproductivă– este asociată cu o creștere a productivității noilor soiuri și cu o creștere a randamentului.
2. Somatic– se manifestă printr-o creștere a dimensiunii hibrizilor din prima generație.
3. Adaptiv– dezvoltarea rezistenței plantelor la factorii adversi, secetă sau umiditate ridicată, îngheț și dăunători.

În creșterea animalelor și a plantelor, un loc special îl ocupă fenomenul puterii hibride sau heteroza, care este după cum urmează.

Atunci când încrucișează diferite rase, rase de animale și soiuri de plante, precum și linii consangvinizate, hibrizii F 1 sunt adesea superiori organismelor părinte originale într-o serie de trăsături și proprietăți. Încrucișarea hibrizilor între ei duce la atenuarea acestui efect în generațiile ulterioare. În prezent, heteroza a fost stabilită pentru toate speciile studiate.

Deși efectul heterozei este cunoscut încă din cele mai vechi timpuri, natura sa rămâne încă prost înțeleasă. Prima interpretare a semnificației biologice a heterozei în evoluția animalelor și plantelor și o încercare de a explica mecanismul acestui fenomen i-au aparținut lui Charles Darwin. A sistematizat un număr mare de fapte și a efectuat el însuși experimente pentru a studia heteroza. Potrivit lui Charles Darwin, heteroza este unul dintre motivele utilității biologice a încrucișării în evoluția speciilor. Fertilizarea încrucișată este susținută de selecția naturală tocmai pentru că servește ca mecanism pentru menținerea celei mai mari heteroze,

O analiză științifică profundă a fenomenului heterozei a devenit posibilă abia de la începutul secolului al XX-lea. după descoperirea tiparelor genetice de bază. Când luăm în considerare heteroza, vom atinge apariția acesteia la încrucișarea liniilor predominant consangvinizate ale aceleiași specii, deoarece în acest caz este mai ușor de elucidat mecanismul său genetic.

De la începutul acestui secol, pe porumb au fost efectuate studii sistematice ale încrucișărilor între liniile consangvinizate. În același timp, G. Schell a arătat că încrucișarea unor linii produce plante hibride care sunt mai productive din punct de vedere al cerealelor și al masei vegetative decât liniile și soiurile originale. Sunt prezentate date experimentale care arată randamentul scăzut al liniilor consangvinizate, o creștere semnificativă a randamentului în F 1 și o scădere a F 2 în timpul autopolenizării plantelor F 1.

În ultimii 30 de ani, într-o serie de țări, inclusiv a noastră, însămânțarea cu semințe hibride a devenit principala metodă de producere a porumbului atât pentru cereale, cât și pentru siloz. Pentru a obține semințe hibride, primele linii consangvinizate sunt create din cele mai bune soiuri care îndeplinesc cerințele unei anumite regiuni climatice (o linie consangvinizată este creată în 5-6 ani prin autopolenizare). La selectarea liniilor, se evaluează calitățile și proprietățile acestora care trebuie obținute de la viitorul organism hibrid. Consangvinizarea în cadrul liniilor nu poate fi eficientă decât dacă este însoțită de selecție.

După ce au creat un număr mare de linii consangvinizate, încep să se încrucișeze între ele. Hibrizii interline din prima generație sunt evaluați de efect de heterozis; Pe baza acestui indicator, liniile cu cea mai bună valoare combinațională sunt selectate și apoi propagate pe scară largă pentru a produce semințe hibride. Lucrările privind crearea liniilor consangvinizate și evaluarea valorii lor combinaționale se desfășoară în mod constant în instituțiile de creștere. Cu cât sunt create linii mai valoroase, cu atât mai repede pot fi găsite cele mai bune combinații hibride cu combinația necesară de proprietăți.

La obținerea semințelor hibride în scop de producție, liniile originale care dau cel mai mare efect de heterozis la încrucișare sunt semănate în rânduri, alternând formele materne și paterne. Pentru a asigura polenizarea între ele, inflorescențele masculine (paniculele) sunt îndepărtate din plantele mamă. Acum a fost dezvoltată o nouă schemă pentru producția de semințe hibride folosind sterilitatea masculină citoplasmatică, care a redus semnificativ munca necesară pentru îndepărtarea paniculelor din plantele materne. În acest fel, se obțin hibrizi de porumb interlinii simpli. Această metodă este, în principiu, generală pentru producția de semințe a hibrizilor de diferite plante cu polenizare încrucișată.

În prezent, hibrizii de porumb interlinii simpli nu sunt utilizați în practica agricolă, deoarece costurile de obținere a unor astfel de semințe nu sunt recuperate. Semănarea semințelor hibrizilor interlinii dublu este acum introdusă pe scară largă în practică. Acestea din urmă sunt obținute prin încrucișarea a doi hibrizi simpli care prezintă heteroză.

Potrivit lui M.I. Khadzhinov și G.S. Galeev, rezultatele evaluării productivității diferiților hibrizi - intervarietali, varietali și dublu interliniar - arată că hibrizii dubli interliniari sunt cei mai productivi.

Selecția hibrizilor simpli pentru a obține cei mai productivi hibrizi dubli este o etapă importantă în selecția acestora. Cele mai bune rezultate se obțin prin încrucișarea liniilor provenite din diferite soiuri. Deci, de exemplu, dacă un hibrid simplu se obține din încrucișarea liniilor consangvinizate ale două soiuri A X B și altul din încrucișarea liniilor altor soiuri C x D, atunci un hibrid dublu (A X B) x (C X D) dă heterozis mai des decât dacă un hibrid dublu s-ar obține din încrucișarea hibrizilor simpli descendenți din linii de același soi: (A x A 1 x (A 2 x A 3) sau (B x B 1) x (B 2 x B 3).

Pentru dezvoltarea cu succes a producției de semințe hibride, este necesar să se studieze, în primul rând, cât timp trebuie efectuată consangvinizarea pentru a obține linii homozigote și, în al doilea rând, să se elaboreze metode de evaluare mai rapidă a valorii lor combinaționale.

Tot ceea ce s-a spus în legătură cu porumbul pare a fi general pentru producerea de hibrizi în alte plante cu polenizare încrucișată superioară, precum și la animale. În prezent, în creșterea păsărilor de curte și a porcilor dintr-o serie de țări, încrucișarea liniilor consangvinizate provenind din aceeași rase sau din diferite rase este utilizată pe scară largă. Trebuie subliniat în special faptul că utilizarea pe scară largă a hibrizilor în creșterea animalelor este posibilă numai cu un nivel ridicat de muncă de reproducere și prezența unor rase valoroase, este absolut clar că, în majoritatea cazurilor, liniile consangvinizate, în medie, vor avea întotdeauna un nivel mai scăzut. performanță decât soiurile. Prezența heterozei trebuie discutată numai în cazul în care hibridul interliniar este superior nu numai părinților (liniilor), ci și soiurilor sau raselor din care provin aceste linii.

După cum știm, genele determină proprietățile unui organism în toate etapele ontogenezei, începând din momentul fertilizării. Genele nucleului ovocitar sunt capabile să determine proprietățile citoplasmei oului chiar înainte de fertilizare. Natura implementării genotipului se modifică în funcție de proprietățile citoplasmei zigotului. Astfel, manifestarea heterozei într-un hibrid depinde și de proprietățile citoplasmei. Rolul citoplasmei în determinarea heterozei este demonstrat după cum urmează. Când se încrucișează reciproc două linii A x B și B x A, heteroza pentru aceleași proprietăți apare adesea la hibrizii doar uneia dintre încrucișări și nu apare la hibrizii celuilalt.

Manifestarea heterozei se datorează dezvoltării individuale a hibridului. În timpul ontogenezei se realizează neuniform. În unele etape ale ontogenezei, heteroza se manifestă după unele caracteristici, iar în altele - după altele sau numai după unele. Astfel, la o vârstă fragedă, același hibrid poate prezenta heteroză în raport cu rata de creștere a părților individuale ale corpului și rezistență crescută la boli, dar poate să nu existe, de exemplu, în raport cu rezistența la temperaturi nefavorabile. Heteroza datorată acestei proprietăți poate apărea mai târziu.

Manifestarea heterozei este puternic influențată și de factorii de mediu în care se dezvoltă organismul hibrid. Există motive să credem că heteroza din punct de vedere al viabilității și rezistenței la boli este mai bine detectată în condiții de mediu nefavorabile dezvoltării. Chiar și Charles Darwin a sugerat că heteroza la hibrizi se datorează unei norme mai largi de reacții adaptative. Cercetările din ultimii ani au arătat că hibrizii F 1, în comparație cu liniile consangvinizate, sunt caracterizați printr-o varietate mai mare de procese metabolice, participarea unui număr mai mare de metaboliți, substanțe de creștere și enzime diferiți. Heteroza se manifestă nu numai la nivelul întregului organism, ci și la nivel celular.

Elucidarea mecanismelor genetice ale heterozei rămâne o problemă nerezolvată. În prezent, există trei ipoteze care încearcă să explice apariția heterozei:

1. stare heterozigotă pentru multe gene,
2. interacțiunea genelor favorabile dominante,
3. supradominanță – un heterozigot este superior homozigotului.

După cum am spus deja, la încrucișarea liniilor consangvinizate homozigote, hibrizii de prima generație dobândesc o stare heterozigotă pentru multe gene. În acest caz, efectul alelelor mutante recesive dăunătoare este suprimat de alelele dominante ale ambilor părinți. Schematic, aceasta poate fi reprezentată după cum urmează: o linie consangvină într-o stare homozigotă are o alela recesivă a unei gene aaBB, iar a doua - o altă genă AAbb. Fiecare dintre aceste alele genice recesive în stare homozigotă determină o deficiență care reduce viabilitatea liniei consangvinizate. La încrucișarea liniilor aaBB X AAbb, hibridul combină alelele dominante ale ambelor gene (AaBb). Hibrizii F1 vor prezenta nu numai heteroză, ci și uniformitate în genele indicate. În F 2, numărul de indivizi cu două gene dominante în stare heterozigotă va fi de numai 4/16, deci nu toți indivizii sunt heterozi. În generațiile ulterioare, numărul de heterozigoți scade, iar numărul de homozigoți crește. Din aceste motive, heteroza se estompează în generațiile ulterioare. Aceasta este schema uneia dintre ipotezele genetice ale heterozei.

Am dat un exemplu cu două gene, dar proprietățile fiziologice sunt determinate de un număr mare de gene. În plus, este incorect să presupunem că alelele dominante au întotdeauna un efect pozitiv, iar cele recesive au un efect negativ asupra viabilității organismului și a productivității acestuia. Alelele dominante de tip sălbatic sunt mai susceptibile de a avea un efect benefic decât cele recesive. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că mutațiile dominante nefavorabile sunt supuse unei selecții mai stricte - sunt deja eliminate în zigot și în stadiile embrionare și numai cele favorabile sunt reținute prin selecție. Și întrucât însăși proprietatea dominanței genelor evoluează sub controlul selecției, alelele de tip sălbatic se dovedesc a fi mai favorabile organismului. Prin urmare, selecția alelelor dominante într-o combinație hibridă poate asigura mai probabil heteroza. Dacă heteroza ar fi cauzată de un simplu set de alele dominante prezente în populație, atunci acest set ar fi ușor de compus printr-o serie de încrucișări și de a obține combinații heterotice. Este foarte posibil ca unele rase și soiuri să fi fost dezvoltate tocmai prin încrucișarea și combinarea liniilor cu un set de alele dominante favorabile. Dar până acum nu a fost posibil să se stabilească heteroza în combinația hibridă a lui F 1, adică să se obțină forme care nu se împart în F 2.

D. Jones a propus o completare la ipoteza declarată încă din 1917. Potrivit lui D. Jones, diferite gene care dau heteroză în combinație sunt localizate în același grup de legături: de exemplu, AbcdE - într-unul și, în consecință, aBCDe - într-un alt cromozom omolog. Această împrejurare, din punctul de vedere al lui D. Jones, face dificilă selectarea formelor complet homozigote în F2 pentru genele dominante favorabile care dau heteroza combinației. Pentru a implementa o astfel de combinație de alele dominante, este necesar ca în această pereche de cromozomi AbcdE//aBCDe să aibă loc un minim de încrucișare dublă, care ar duce la apariția unui cromozom cu doar alele ABCDE dominante. Probabilitatea scăzută de apariție simultană a unui astfel de eveniment în mai mulți cromozomi este, potrivit lui D. Jones, motivul care complică consolidarea heterozei. Hibridul F1 conține toate aceste alele dominante și, prin urmare, prezintă heteroză.

Aceasta este schema pentru explicarea heterozei conform celei de-a doua ipoteze - ipoteza interacțiunii genelor favorabile dominante, care uneori este numită și ipoteza unui set de alele dominante cumulative, iar heteroza însăși este numită mutațională. Această ipoteză se bazează în general pe ideea unei simple însumări a efectului alelelor dominante cu un efect complementar.

A treia ipoteză se bazează pe faptul că starea heterozigotă a alelelor este superioară celei homozigote (AA< Aa >aa). Aici putem presupune o transpunere favorabilă a alelelor de tip sălbatic și mutante, care îmbunătățește cumva efectul genelor. Această explicație a heterozei se numește ipoteza supradominanței.

Niciuna dintre cele trei ipoteze nu poate fi considerată singura corectă. Acum este prematur să dai preferință unuia sau altuia. Probabil toate se vor dovedi a fi corecte, dar pentru cazuri diferite. Este probabil ca fiecare dintre mecanismele preconizate de aceste ipoteze să joace un rol în determinarea puterii hibride. Heteroza este un fenomen complex atât din punct de vedere al mecanismului de apariție, cât și al manifestării sale în ontogeneză.

Evident, concluzia finală despre mecanismele genetice ale heterozei poate fi făcută numai după ce se dezvăluie tabloul interacțiunii genelor în sistemul genetic la nivel biochimic și molecular. După cum știm deja, suprimarea manifestării mutațiilor cu ajutorul supresoarelor ne permite să corectăm tulburările în acțiunea genei și a alelelor sale. Este posibil ca fenomenul de heteroză să fie rezultatul total al muncii nu a principalelor gene care determină dezvoltarea caracteristicilor organismului, ci a unui set de gene supresoare în genotip. Un punct important în studiul heterozei este studiul relațiilor plasmatice.

Sarcina principală a utilizării heterozei în reproducere este de a o consolida, adică de a păstra efectul heterozei în timpul reproducerii hibridului. Rezolvarea acestei probleme este concepută sub mai multe aspecte: în primul rând, consolidarea heterozei prin transferul organismului hibrid de la reproducerea sexuală la apomictică, ceea ce aparent este posibil pentru unele plante; în al doilea rând, consolidarea heterozei prin transferul unui hibrid diploid care prezintă heteroză într-o stare poliploidă. În acest caz, combinația heterozigotă de gene va persista mai mult timp.

La plantele înmulțite vegetativ, întreținerea combinațiilor hibride valoroase obținute pe cale sexuală se realizează prin înmulțire vegetativă (tăieri, altoire, tuberculi etc.).

Există o serie de alte modalități de a menține heteroza de-a lungul unui număr de generații, dar toate nu au fost încă suficient dezvoltate și testate.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Sunteți familiarizat cu conceptul de efect heterosis? În articolul nostru ne vom uita la cauzele sale, domeniile de aplicare și semnificația pentru oameni.

Sisteme de hibridizare

Pentru a îmbunătăți existența și a dezvolta noi soiuri de plante, rase de animale și tulpini de bacterii, oamenii au două metode principale de selecție. Aceasta este selecția și hibridizarea artificială. În primul rând, el selectează din materialul sursă indivizi cu cele mai valoroase proprietăți. Aceștia pot fi indicatori ai producției de ouă a găinilor, a cantității de amidon din semințe, a masei musculare a bovinelor și a mărimii fructelor. Pentru a crește eficiența, se ia în considerare genotipul și starea alelelor formelor originale.

Rezultatul depinde în mare măsură de sistemul de încrucișări - hibridizare. Esența acestei metode este de a combina materialul genetic al celulelor germinale sau somatice.

Endogamie

Există mai multe tipuri de hibridizare. Consangvinizarea, sau consangvinizarea, este rezultatul combinării aparatului genetic al indivizilor din aceeași specie. Este posibil printre plantele autopolenizate și animalele hermafrodite capabile de autofertilizare.

Care sunt consecințele unei astfel de hibridizări? În fiecare generație ulterioară, numărul de indivizi homozigoți crește. Caracteristicile lor fenotipice sunt slăbite treptat, ceea ce duce la degenerarea liniei.

Hibridarea la distanță

Știți cine sunt formele originale ale catârului? Acesta este un măgar și o iapă. Și dacă combinați genotipurile unei cămile cu o cocoașă și două cămilă, veți obține un hibrid mult mai puternic și mai rezistent. Toate acestea sunt exemple de hibridizare la distanță.

Există o singură problemă cu acest sistem de trecere. Hibrizii interspecifici sunt sterili. Acest lucru poate fi corectat doar prin înmulțirea setului de cromozomi.

Traversare fără legătură

Fenomenul heterosis este asociat cu hibridizarea diferitelor soiuri, rase și linii care aparțin aceleiași specii. Această încrucișare se numește neînrudită sau încrucișare.

Are efectul opus. Cu fiecare generație ulterioară, homozgozitatea crește. În acest caz, mutațiile care au consecințe negative nu apar. Devin heterozigoți și nu afectează viabilitatea speciei. Prin urmare, acest tip de hibridizare stă la baza selecției.

Fenomenul heterozei

Oamenii de știință au observat de mult timp că prin combinarea genotipurilor indivizilor neînrudiți din aceeași specie, hibrizii rezultați sunt caracterizați printr-o viabilitate crescută. Sunt mai fertile și mai rezistente la agenți patogeni. Acest fenomen se numește heteroză. traversare fără legătură. Tradus din greacă, acest termen înseamnă „reîncarnare”.

Efectul heterozei se datorează faptului că alelele letale și subletale pot deveni heterozigote. Datorită acestui fapt, consecințele lor negative nu apar în exterior. În plus, genotipul hibrizilor de prima generație conține adesea alele dominante pentru trăsăturile favorabile.

Efect de heteroză

Vigoarea hibridă este conceptul opus de consangvinizare, sau consangvinizare, care are ca rezultat depresia fenotipică a indivizilor.

Heteroza se manifestă nu numai sub formă de heterozigozitate crescută. În această stare, se formează mai multe tipuri de enzime. Acțiunea lor combinată crește și vigoarea hibridă a descendenților.

Heteroza a fost descoperită pentru prima dată în secolul al XIX-lea de botanistul german Koelreuther. El a fost responsabil pentru primele experimente de hibridizare artificială a plantelor. Mai mult, acest lucru s-a întâmplat chiar înainte ca Gregory Mendel să formuleze celebrele sale legi ale variabilității ereditare. La începutul secolului al XX-lea, heteroza la porumb a fost descrisă în detaliu. Randamentul probelor hibride a fost de multe ori mai mare decât cel al formelor convenționale.

Oamenii de știință disting mai multe forme de heteroză. Dar într-un fel sau altul, toate se manifestă sub forma unei puteri hibride. În forma reproductivă, există o creștere a fertilității și a productivității, deci este inerentă plantelor. Vigoarea hibridă se manifestă și în capacitatea organismelor de a rezista la condiții de mediu nefavorabile. Această formă se numește adaptivă sau adaptivă. Heteroza somatică duce la o creștere a dimensiunilor liniare și a greutății hibrizilor neînrudiți obținuți în prima generație.

Zona de aplicare

Deoarece heteroza este un fenomen în care calitățile productive ale plantelor și animalelor sunt semnificativ crescute, este utilizat pe scară largă în agricultură.

În ce domenii este posibilă aplicarea sa practică? În primul rând, în creșterea păsărilor. Cele mai eficiente sunt două linii. Aceasta este creșterea raselor de ouă și pui de carne. Heteroza este utilizată în domenii precum pescuitul, creșterea oilor, creșterea vitelor de carne și creșterea cămilelor.

Oamenii de știință au descoperit că vigoarea hibridă poate fi, de asemenea, o consecință a încrucișării interspecifice. Catârii sunt mult mai rezistenți și mai puternici decât formele lor parentale. La începutul secolului trecut, în Statele Unite a fost dezvoltată celebra rasă de carne Santa Gertrude. Acesta este un hibrid de zebu și shorthorn - vaci de vită. Rezultatul a fost pur și simplu uimitor. Greutatea indivizilor adulți ai hibrizilor rezultați se apropie de 700 kg.

Un alt exemplu de vigoare hibridă este rasa de oi Archaromerino. A fost dezvoltat în Kazahstan la mijlocul secolului al XX-lea, ca urmare a încrucișării oilor din lână fină cu berbeci de munte argali. Hibrizii rezultați au dobândit caracteristici valoroase în mai multe direcții deodată: tăierea lânii, precocitatea, fertilitatea, randamentul la sacrificare, adaptabilitatea la condițiile montane, imunitate puternică.

Heteroza este o metodă utilizată pe scară largă în cultivarea plantelor. Această tehnică vă permite să creșteți randamentul soiurilor individuale cu până la 30%. Aspecte importante sunt obținerea semințelor hibride. Heteroza face posibil ca acest proces să fie viabil din punct de vedere economic.

O direcție promițătoare de selecție este consolidarea efectului heterozei în genotipul plantelor capabile de înmulțire vegetativă. Cel mai adesea, culturile de fructe și fructe de pădure și tuberculi, care sunt obținute din semințe hibride, sunt folosite pentru aceasta.

Locul de frunte printre culturile heterotice este încă ocupat de porumb. Au fost dezvoltate soiuri hibride ale acestei plante care se disting prin rezistență la secetă, imunitate ridicată și termen de valabilitate bun al semințelor. Hibrizii de sfeclă de zahăr, sorg și grâu sunt, de asemenea, răspândiți.

Dezavantaje semnificative

Fenomenul heterozei depinde de gradul de relație dintre indivizii parentali: cu cât indivizii parentali sunt rude mai îndepărtate, cu atât efectul heterozei este mai pronunțat la hibrizii din prima generație.

Care este principala problemă cu puterea hibridă? Manifestarea sa se observă doar la prima generație. În al doilea, slăbește, iar în cele ulterioare dispare complet. În prezent, crescătorii încearcă să găsească modalități de ieșire din această situație. Una dintre ele este traversarea variabilă. Domeniul său de aplicare este creșterea animalelor comerciale. Acest proces produce mai întâi hibrizi din două rase diferite. Apoi individul rezultat este și el încrucișat. Dar în acest caz este folosit un individ dintr-o rasă complet diferită.

Deci, efectul heterozei se datorează creșterii heterozigozității organismelor și trecerii alelelor letale la o stare recesivă. Fenotipic, efectul său se manifestă printr-o creștere a indicatorilor cantitativi și calitativi ai hibrizilor din prima generație în comparație cu formele parentale.

vigoare hibridă

Heteroză, vigoare hibridă Superioritatea hibrizilor asupra indivizilor părinte într-o serie de caracteristici, manifestată doar în prima generație și nemoștenită; G. se poate baza pe un nivel superior... ... Biologie moleculară și genetică. Dicţionar.

PUTEREA HIBRIDĂ- vezi heterosis... Dicţionar de termeni botanici

PUTEREA HIBRIDĂ- Rezultatul final al heterozei, i.e. Superioritatea fenotipică a hibridului față de semenii nehibrizi... Termeni și definiții utilizate în reproducerea, genetica și reproducerea animalelor de fermă

Heteroză (sau vigoare hibridă)- un efect biologic asociat cu superioritatea heterozigoților față de homozigoți în ceea ce privește gradul de exprimare a unei anumite trăsături (efectul de supradominanță) și gradul de fitness relativă. Heteroza creează baza selecției în favoarea... ... Antropologie fizică. Dicționar explicativ ilustrat.

putere hibridă- heterozė statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Padidėjęs pirmos kartos hibridų gyvybingumas (auga greičiau už tėvines formas, yra biologiškai produktyvesni, pajėgesni negu tėviniai individai). atitikmenys: engl. heteroza; vigoare hibrid rus... Žemės ūkio augalų selekcijos și sėklininkystės terminų žodynas

heteroza la plante- NDP. vigoare hibridă Fenomenul de superioritate a unui hibrid asupra celui mai bun dintre părinți în ceea ce privește gradul de dezvoltare a anumitor caracteristici și proprietăți, cel mai manifestat în prima generație. [GOST 20081 74] Putere hibrid inadmisibilă, nerecomandată... ... Ghidul tehnic al traducătorului

- (din grecescul heteroioză schimbare, transformare), „putere hibridă”, superioritatea hibrizilor într-o serie de caracteristici și proprietăți față de formele părinte. Termenul „G”. propus de J. Schell în 1914. De regulă, G. este caracteristic hibrizilor din prima generație... Dicționar enciclopedic biologic

analiza heteroduplex d hibridizare a- analiza heteroduplex, d. hibridizare a. * analiza heteroduplex, domnul gibridyzatsyina a. * analiza heteroduplex sau h. hibridizare a. o metodă pentru detectarea mutațiilor genelor prin amestecarea unei molecule de ADN mutant amplificată prin PCR cu ADN... ... Genetica. Dicţionar enciclopedic

- (din limba greacă heteroioză schimbare, transformare) „putere hibridă”, creștere accelerată și mărime crescută, vitalitate și fertilitate crescute a hibrizilor de prima generație în timpul diferitelor încrucișări atât ale animalelor, cât și ale plantelor. În al doilea și... Marea Enciclopedie Sovietică

Cărți

• Psihologia socială a copilăriei. Manual, V.V. Abramenkova. Manualul este dedicat analizei fenomenului copilăriei în istoria culturii și modernității în contextul domeniului interdisciplinar al psihologiei sociale a copilăriei. Autorul urmărește evoluția celor mai importante...

Heteroza (din grecescul heteroioză - schimbare, transformare), „putere hibridă”, înțelege superioritatea urmașilor din prima generație față de formele părinte în viabilitate, rezistență, productivitate, o creștere a puterii care are loc la încrucișarea diferitelor plante. În a doua și în generația următoare, Heteroza se estompează de obicei. Există o distincție între Heteroza adevărată - capacitatea hibrizilor de a lăsa un număr mare de descendenți fertili și gigantism - o creștere a întregului organism hibrid sau a părților sale individuale.

Conceptul de heterosis ca manifestare a „vigorii hibride” a fost introdus în știință de geneticianul american W. Schell în 1914. Fenomenul de vigoare hibrid a fost observat pentru prima dată de Charles Darwin la porumb. În experimentele sale, productivitatea acestei culturi a scăzut, iar înălțimea plantelor a scăzut ca urmare a autopolenizării; aceste caracteristici au crescut în timpul polenizării încrucișate. Charles Darwin a asociat puterea crescută a plantelor obținută ca urmare a încrucișării cu diferențe ereditare ale gameților parentali.

Heteroza în natură este un fenomen foarte străvechi. Este direct legată de apariția și îmbunătățirea procesului de evoluție a metodei de polenizare încrucișată. De-a lungul multor secole, selecția naturală a creat numeroase restricții asupra homozigozității și la fel de numeroase adaptări pentru implementarea heterozigozității.

Heteroza la hibrizi se manifestă prin creșterea crescută, metabolismul mai intens și randamentul mai mare. Productivitatea crescută a hibrizilor heterotici este principalul lor avantaj. Creșterea randamentului pentru hibrizii de prima generație a tuturor culturilor agricole este în medie de 15-30%, iar maturitatea lor timpurie crește adesea. De exemplu, la tomate, hibrizii eterogene încep să dea roade cu 10-12 zile mai devreme și depășesc randamentul soiurilor părinte originale cu 45-50%. În Bulgaria, toate zonele acestei culturi sunt ocupate de hibrizi heterotici. Folosind heterosis, producția agricolă poate fi crescută semnificativ.

Cu heterosis, toate proprietățile și caracteristicile plantelor nu sunt neapărat îmbunătățite. Pentru unii dintre ei poate fi mai pronunțat decât pentru alții, iar pentru unii poate fi absent.

Heteroza se observă în timpul încrucișărilor între soiuri, precum și între specii și forme care sunt îndepărtate genetic și ecologic. Se manifestă cel mai puternic și poate fi controlat atunci când traversează liniile de autopolenizare.

Una dintre trăsăturile caracteristice ale heterozei este cea mai mare manifestare a sa la hibrizii din prima generație, o scădere bruscă în a doua generație și o atenuare suplimentară a puterii hibride a plantelor în generațiile ulterioare. Acest lucru se datorează scăderii numărului de indivizi heterozigoți. De exemplu, dacă încrucișați două linii auto-polenizate AAbb și aaBB în prima generație vor exista plante heterozigote 100%, atunci în a doua generație numărul lor va scădea de 2 ori, iar în a treia - de 4 ori etc.

I.V. Michurin a subliniat în mod repetat avantajele răsadurilor din prima generație și s-a opus categoric la utilizarea hibrizilor din a doua și a treia generație în muncă, deoarece numai în răsaduri din prima generație hibridă, care, datorită heterozigozității soiurilor parentale , a avut o mare varietate de trăsături și proprietăți, heteroza se consolidează în timpul înmulțirii vegetative ulterioare.

Cea mai importantă diferență între hibrizii heterotici și soiurile hibride convenționale este că aceștia sunt utilizați în producție numai în prima generație și, prin urmare, sunt produși anual.

Tipuri de hibrizi heterotici.

Se disting următoarele tipuri de hibrizi de uz industrial: simpli (intervarietali, interliniari, varietali) și complexi (trei linii, patru linii, sintetici). Intervarietal (rar).

În timpul hibridizării intervarietale, semințele ambelor componente sunt semănate în zona de hibridizare, unde sunt polenizate încrucișat. Semințele rezultate sunt transferate în producție. În culturile în care castrarea florilor nu provoacă dificultăți deosebite, toate plantele de formă maternă sunt castrate. La culturile în care castrarea este dificilă (sfeclă, floarea soarelui, sorg etc.), are loc polenizarea încrucișată liberă a formelor parentale. În acest caz, se obține un amestec care va conține atât semințe hibride, cât și nehibride. Heteroza este în mod natural mai mică aici. Intensitatea muncii de obținere a semințelor și costul acestora sunt destul de mari, iar creșterea randamentului este mică - până la 10%. Prin urmare, hibrizii intervarietali nu sunt utilizați pe scară largă. Numai pentru sfecla de zahăr ocupă suprafețe semnificative.

Hibrizii liniari sunt mai eficienți. Liniile de autopolenizare (sau liniile de incubație) se obțin din culturile cu polenizare încrucișată prin autopolenizarea forțată a plantelor timp de 5-7 ani. Cu fiecare an de autopolenizare, homozigozitatea liniilor crește, iar randamentul scade din cauza depresiei, scăzând adesea la 30-50% față de o formă similară. Diferențierea genetică și morfologică a liniilor este în creștere. Se selectează linii cu trăsături economice și biologice valoroase bine definite: rezistente la adăpostire, vărsare, cu frunziș bun, rezistente la frig, rezistente la secetă, imune, cu indicatori de bună calitate etc.

Cele mai mari creșteri ale randamentului sunt obținute de hibrizii obținuți folosind linii autopolenizate. Prin urmare, hibrizii interliniari și varietali de porumb sunt larg răspândiți în producție, iar hibrizii intervarietali sunt complet înlocuiți ca fiind mai puțin productivi.La porumb, cei mai buni hibrizi interliniari sunt cu 30-40% mai productivi decât soiurile cu polenizare deschisă. Astfel, acești hibrizi se caracterizează prin omogenitate ridicată (uniformitate) și heteroză mare. Dar de obicei sunt foarte scumpe. Este posibil să se reducă costul ridicat în producția de semințe hibride de hibrizi interliniari simpli: prin alegerea cu succes a materialului de pornire, este posibil să se reducă depresiunea de incubație a liniilor și, prin urmare, să se mărească productivitatea acestora sau, în acest scop, așa-numita se folosesc treceri surori Mai mult, pentru fiecare linie A si B destinata traversarii creați o linie soră AȘi ÎN.Înainte de a trece liniile AȘi ÎN sunt efectuate încrucișări ale liniilor surori adecvate pentru a reduce semnificativ depresia de incubație.

De regulă, hibrizii dubli au aproape același randament ca și cei simpli, dar sunt inferiori acestora în ceea ce privește uniformitatea. Cu toate acestea, ele sunt adesea caracterizate printr-o mai bună adaptabilitate la mediu. În producția globală de porumb hibrid, hibrizii dubli au jucat un rol mai important decât hibrizii interlinii simple. Cu toate acestea, ponderea hibrizilor simpli de porumb în producție crește treptat.La utilizarea hibrizilor în producție, sunt necesare achiziții constante de semințe. Cu toate acestea, crearea așa-numitelor populații hibride face posibilă înmulțirea în mod repetat a semințelor hibride.Populații hibride sunt obținute prin amestecarea mecanică a unui număr de linii autopolenizate și hibrizi simpli și polenizarea lor încrucișată liberă. Reducerea nivelului heterozei depinde de numărul de forme parentale (linii) implicate în crearea hibridului. În acest sens, populațiile de hibrizi reprezentând un amestec de mai multe linii au randamente mari nu numai în prima generație după polenizarea încrucișată liberă a amestecului de linii: în generațiile ulterioare, heteroza acestora scade într-o măsură mai mică decât la hibrizii convenționali. Astfel, este posibilă înmulțirea repetată a semințelor hibride. Dezavantajul populațiilor de hibrizi este randamentul lor mai mic în comparație cu hibrizii interliniari duble sau simpli.