14.4: Селекція рослин
- Page ID
- 8014
До кінця цього уроку ви:
- Зрозумійте, як почати розведення двох поширених декоративних та харчових видів.
- Знати мету емаскуляції при проведенні гібридизацій (схрещування) між батьками.
- Визнайте різницю, яку робить метод розмноження в програмі селекції рослин.
Огляд
У цьому уроці представлені приклади селекції рослин двох поширених садових рослин, троянди і помідора. Стратегії для двох рослин відрізняються через те, як буде розмножуватися остаточна рослина. Розмножують троянди безстатевим шляхом, тоді як помідори розмножують насінням. Для обох розведення починається з помісу двох різних рослин (називається двобатьківським кросом).
Загальні відомості про троянду
Перегляньте це відео для знайомства з розведенням троянд та визначення плодів шипшини (1:49)
Роза (рід Rosa з багатьма видами) - багаторічна рослина, переважно листяна (вони щорічно втрачають листя), переважно помірно-кліматичний чагарник сімейства розоцвітих. Квітка троянди ідеально підходить. Чашечки, віночки та андроціум мутовки зрощені біля їх основ, утворюючи невелику чашеподібну структуру, яка називається гіпантієм, що оточує яєчник. (Зверніться до розділу 8, якщо це не знайомі терміни.) Підстава гіпантію кріпиться до вмістилища. Гіпантіум - це структура, яка дозріває в яскраво-червоний або червоно-помаранчевий плід під назвою «стегно», нагадаємо, що це також тканина, яка утворює м'ясисту частину яблука. Всередині гіпантію знаходяться тверді сім'янки, що містять насіння троянди. Підсумовуючи, шипшина є додатковим фруктом (частини, крім стінки зав'язі, складають м'ясисту стиглу частину) та сукупний плід (одна квітка, багато карпелів, що утворюють окремі плоди), де допоміжними плодами є сім'янки (необов'язково).
Види троянди відрізняються хромосомним числом, або плоїдностью. Троянди мають сім різних типів хромосом, тому загальна кількість хромосом в троянді в нормі кратне семи. Деякі види, особливо дикі види, є диплоїдами з двома наборами хромосом, і тому мають в цілому 14 (2 х 7 = 14) хромосом. Крупноквіткові чайно-гібридні троянди мають чотири набори хромосом, тому вони є тетраплоїдами з 28 (4 х 7 = 28) хромосомами. Зустрічаються навіть триплоїдні троянди з 21 хромосомою. Ця необов'язкова журнальна стаття Cédric Grossi & Maurice Jay про дослідження хромосом сортів троянд надає більше інформації про номери хромосом. Деякі троянди стерильні через триплоїдії або дисбалансу хромосомних номерів, і ніколи не утворюють шипшини. Стерильні троянди не можна використовувати для розведення нових троянд. З практичної точки зору, якщо троянда родюча, ви можете використовувати її у розведенні на задньому дворі, не турбуючись про те, диплоїдна вона чи тетраплоїдна.
Троянди можуть самозапилюватися або перехресно запилюватися. Розведення проекту слід починати з схрещування. Оскільки квіти ідеальні, вам потрібно випорожнити (видалити пильовики) квіти, які ви маєте намір використовувати як жіночі. Емаскуляція відбувається на стадії бруньок до звільнення пилку і до того, як рильце буде сприйнятливим. Якщо чекати занадто довго, пилок проллється і рильце, можливо, отримало пилок з власних пильовиків. Комерційні троянди, які ви вирощуєте у своєму саду, зазвичай є результатом перехресного запилення і генетично сильно гетерозиготні (протилежні інбредним), що в цьому випадку стосується більшості локусів рослин, що знаходяться в гетерозиготному стані або мають дві різні алелі. Висока гетерозиготність призводить до більш енергійної рослини, оскільки геном має підвищену різноманітність. Троянди безстатево розмножуються вкоріненням або щепленням живців бажаних рослин, щоб вищі генотипи підтримувалися і не розпадалися поділом мейотичних клітин, як це сталося б шляхом розмноження насінням.
Загальні відомості про томаті
Помідор, Solanum lycopersicon, є членом сімейства Solenaceae, того ж сімейства, яке містить картоплю, перець, тютюн та паслін. Урожай має захоплюючу історію, починаючи з його ймовірного походження в Перу, імпорту в Європу з повернулися дослідниками, поступового впровадження в європейську кухню (деякі культури асоціювали томат з пасльоном і вважали його отруйним), а також інтродукції в Північну Америку. Ця необов'язкова сторінка історії помідорів описує одну з версій цієї історії.
Квітка томата ідеальний (в ботанічному сенсі). Пильовики утворюють конус, який повністю оточує гинеціум. У диких помідорів рильце і стиль виступають над конусом пильовиків, тому ці дикі види мають тенденцію до перехресного запилення. Рильце одомашнених томатів або трохи вище конуса, або закопується всередині конуса. Одомашнені томати самозапилюються, тому нам також потрібно буде висаджувати жіночі рослини в наших схрещуваннях. Маточка складається з декількох зрощених карпелів, а зрілий плід - ягода.
На відміну від троянди, всі помідори, дикі чи одомашнені, є диплоїдами, де 2 n = 24. Всі вони будуть перетинатися один з одним. Одомашнені помідори, які ви вирощуєте у своєму саду, або дуже гомозиготні (інбредні), або є гібридами F 1 і дуже гетерозиготними. Реліквія та помідори старшого стилю, як правило, впородах (іноді їх називають чистими лініями або [неправильно] відкритими запиленими в каталогах насіння), тоді як сучасні та комерційні помідори - це гібриди F 1. Ви можете використовувати або реліквію, або комерційні гібридні типи у своїх експериментах з розведення. Помідори розмножують насінням.
- Порівняйте і контрастуйте троянду і томат по їх плойності і способу розмноження.
- Як варіація плойди впливає на розмноження троянд? Чи має це такий же вплив на селекцію томатів?
- Що таке емаскуляція і навіщо її роблять? Якого з батьків ви емускулюєте, або ви спорожняєте обох батьків?
Розведення троянд
Загальна стратегія:
- Визначте свою мету.
- Вибирайте батьків.
- Зробіть контрольовані хрести серед батьків.
- Посадіть насіння F 1.
- Оцініть потомство протягом декількох років.
- Зберігайте насіння від найкращих рослин, а решту компостуйте.
- Розмножувати найкраще безстатевим шляхом один-два стебловими живцями.
- Продайте права на нагороджену троянду розпліднику, який розповсюджує її по всьому світу.
Ви повинні почати проект розведення з метою. Спочатку ваша мета, ймовірно, буде просто побачити, чи працює процес. Пізніше у вас будуть на увазі конкретні характеристики, які ви хотіли б підкреслити в потомстві з хреста. Крок другий - вибрати батьків; принаймні один з батьків повинен мати ту рису, яка вас цікавить - наприклад, колір квітки, стійкість до хвороб або холодостійкість до пережити зими в Міннесоті. Інший батько повинен мати додаткові риси, такі як розмір, розгалуження, квітковий аромат або тривалий термін служби вази.
У троянди ви можете вибрати як самку красиву чагарникову троянду з привабливою червоною квіткою, яка пройшла через кілька зим без особливого догляду. Якщо в кінці року у нього є приємні повні плоди шипшини, ви знаєте, що це родюче. Можливо, ви хотіли б, щоб нова троянда мала той же тип і колір квітки, але в карликовій рослині. І, можливо, у вашого сусіда є карликова троянда, яка встановлює плоди і повинна бути родючою, і ви можете використовувати пилок цієї троянди, хоча вам не подобається колір її квітки. Сподіваємось, ви отримаєте деяке потомство, яке показує такий же червоний колір, як і ваша самка, але в звичці карликового росту. (Ви, мабуть, отримаєте кілька розлогих, ганглі троянди з потворними квітами, але ви можете кинути їх у компост.)
Спробуйте також хрест у зворотному напрямку (перемикайте, яка рослина чоловіча, а яка жіноча). Це називається зворотним хрестом. Іноді хрест легше зробити в одному «напрямку» (A x B vs B x A), ніж в іншому. При написанні родоводу для хреста, на якому зображені імена двох батьків, пам'ятайте, що спочатку потрібно написати самку — хрест А х В, наприклад, означає, що рослина А була самкою. Селекціонери іноді пишуть родовід слешем («/»), а не «X:» A/B.
Зробивши кілька хрестиків, які відповідають вашим цілям, ви збільшуєте свій шанс отримати конкретну комбінацію алелей для конкретних рис. Якщо рослина відповідає вашим цілям, її можна розмножувати безстатевим шляхом, а не насінням, щоб ви зберігали генотип недоторканим у своїх пропагулах.
гібридизація троянд
Основними етапами в перетині є:
- Вибирайте бутони на правильному етапі.
- Емускулювати самку.
- Збирають пилок у самця.
- Перенесіть пилок з пильовика самця на рильце самки.
- Визначте хрест за допомогою мітки.
- Захистіть килимок до тих пір, поки яєчник не почне набрякати.
Гібридизація троянд є досить популярним хобі серед садівників, що існують веб-сайти з досить простими інструкціями. Це хороший приклад з проекту селекції троянд (12:18 хв).
Товариство троянд Санта-Кларіта в Каліфорнії має інформативну сторінку гібридизації, з фотографіями та описами квітки троянди до та після емаскуляції, перенесенням пилку пензлем художника та отриманими плодами та сім'янками.
Хоча ви можете отримати своє перше цвітіння, коли ваш новий гібрид - це лише саджанець, ви не будете знати, чи є у вас справді хороша троянда, поки ви не вирощуєте її на відкритому повітрі протягом двох-трьох років. Як тільки ви думаєте, що у вас є щось, що ви хочете розмножити, використовуйте стеблові живці для розмноження обраної рослини.
Троянди - хороший приклад звичайної садової рослини, яку можна гібридизувати. Ви пророщуєте отримані насіння, оцінюєте потомство, а потім безстатевим шляхом розмножуєте вподобані рослини. Знадобиться щонайменше три роки або більше, щоб визначити рослини, які зберігають риси, які ви хочете продовжувати протягом декількох років та середовищ.
- При виготовленні хреста, чому постановка розвитку квітки важлива для емаскуляції та запилення?
- У хресті MN5125/ND163 кого з двох батьків ви емускулюєте?
- Що таке зворотний хрест?
Розведення томатів
Загальна стратегія:
- Визначте свою мету.
- Вибирайте батьків.
- Зробіть контрольовані хрести серед батьків.
- Посадіть насіння F 1.
- Оцініть потомство за характеристиками, які вас найбільше цікавлять.
- Зберігайте насіння від кращих рослин і починайте вбридинг.
- Вирощуйте насіння з кращих рослин наступної весни або в теплиці.
- Виберіть найкращі рослини, дозвольте їх квітам самостійно, і збережіть насіння.
- Повторюйте останні два кроки приблизно протягом 5-7 поколінь. Зверніть увагу, що потомство зараз дуже схоже один на одного.
- Десь близько 5-го або 6-го року визначте найкращу рослину, яка стане засновником вашого нового, чистої лінії (справжнього розмноження) сорту томатів.
- Продайте права на відзначений нагородами помідор насіннєвій компанії, яка розповсюджує його по всьому світу.
Зверніть увагу, що списки стратегій троянди та помідорів не ідентичні. З трояндами ми висадили насіння з гібридизації, знадобилося кілька років, визначаючи найкращі рослини, і розмножували їх безстатевим шляхом. З помідорами ми хочемо розвивати чисті лінії шляхом інбридингу. Інбридинг виробляє насіння, продаючи понад 5-7 поколінь для розвитку рослин, які є високогомозиготними у більшості локусів у своїх геномах. Гомозиготність призводить до того, що однакові рослини розмножуються насінням. Це робиться для того, щоб отримане потомство виглядало все більше схожим до тих пір, поки через 4-6 років рослини, вирощені з насіння, зібраного на одній рослині, не відрізняються один від одного. У цей момент у вас є інбредна чиста лінія, яка буде справжньою селекцією, якщо самозапилюватися, і ви можете бути впевнені, що знаєте, що ви отримаєте, коли будете садити насіння з року в рік. Насіння з інбредних чистих ліній однакове, оскільки всі локуси гомозиготні, тому всі гамети однакові, а запліднення дає клональні насіння.
Знову визначте свої цілі, а потім виберіть батьків. Можливо, вам сподобається помідор черрі, який ви вирощуєте на внутрішньому дворику, тому що фрукти ідеально підходять для салатів. Але будучи вірним сусликом, ви хотіли б золотий фрукт, а не той, який борсук червоний. Таким чином, ви взаємно перетнете червоний помідор патіо із золотим томатом типу біфштекса і починаєте оцінювати потомство.
гібридизація томатів
- Вибирайте бутони на правильному етапі.
- Емускулювати самку.
- Збирають пилок у самця.
- Перенесіть пилок з пильовика самця на рильце самки.
- Визначте хрест за допомогою мітки.
- Збирають насіння в період дозрівання.
Це практичне відео по схрещуванню помідорів (2:18 хв).
Перегляньте інформацію на цьому сайті про гібридизацію томатів.
Помідор - диплоїд. Ця серія веб-сторінок (необов'язково) проводить вас через результати мейозу в диплоїді (натисніть на посилання внизу сторінки, щоб отримати всю історію), і має графіку, що ілюструє, як самозапилення призводить до інбредних чистих ліній. Існує також сторінка, яка проводить вас через розрахунки, щоб оцінити кількість рослин, які вам знадобляться, щоб мати розумну ймовірність знайти комбінацію характеристик, які ви шукаєте. Не потійте ймовірності успіху. Незважаючи на статистику, частина розведення є випадковою подією при поєднанні правильного набору алелей. Вибирайте батьків з розумом, зробіть хрест, оцініть своє потомство та висадіть насіння від схрещування найкращого потомства на наступний рік. Тримайте це просто.
Обов'язково зберігайте точні нотатки, а також позначте та ідентифікуйте свої хрести, насіння та рослини. Згадайте сайт селекції троянд, і як селекціонер обрізав чашолистки жіночої квітки, яку він запилював, щоб він міг сказати, який шипшина містить гібридизовані насіння. Це ефективний спосіб уникнути самозапилення насіння.
дегібридизація
Більшість нових комерційних томатів, включаючи нові садові помідори, є гібридами F 1. Насіння, яке ви садите в поле, є результатом схрещування двох батьків, як описано вище. Висаджуючи гібрид F 1, виробник використовує додаткову енергію, пов'язану з високогетерозиготним гібридним генотипом. Цей веб-сайт (необов'язково) обговорює гібридні помідори проти збереження насіння від гібрида до рослини. Це цікава дискусія, але пам'ятайте, що наука є систематичним вивченням і вимагає реплікацій, чого ви не отримуєте від посадки насіння з гібрида за один рік. Якщо ви збираєте насіння з гібридного плоду томата, будь то з гібридної рослини у вашому саду або плоду з продуктового магазину, ці насіння - це насіння F 2. Висаджуючи ці насіння, відбираючи найбільш енергійні саджанці, а пізніше в році зберігаючи насіння з рослин з найкращими плодами, ви дотримуєтесь тих же кроків, викладених у розділі розведення томатів, за винятком того, що ви швидко пройшли етап схрещування та вирощування F 1, і пішли безпосередньо до F 2. Якщо ви продовжуєте вирощувати насіння і відбирати найкращі рослини ще кілька років, ви отримаєте власний стабільний сорт. Цей процес називається дегібридизацією, тому що ви починаєте з гібриду, але після декількох поколінь виробництва, відбору та збереження насіння ви створюєте нові чисті лінії з цього гібриду.
Такий підхід буде добре працювати з гібридними томатами та гібридним перцем, оскільки вони природно самозапилюються. Садові каталоги підкажуть, чи є насіння, яке ви купуєте, гібридним. Якщо ви отримуєте свої плоди з магазину, ви можете розраховувати на те, що вони є гібридами, якщо вони не позначені як реліквія. Перевага дегібридизації полягає в тому, що це найпростіший спосіб розводити власний урожай, тому що вам не потрібно висаджувати і схрещувати. Мінусом є те, що ви розводите «наосліп». Ви не вибрали батьків для хреста F 1 для досягнення своєї мети, і ви не знаєте характеристик батьків, тому фенотипи, які ви отримуєте від дегібридизації, - це хтось здогадується.
- Чому ви повинні дозволити томату самозапилюватися протягом декількох поколінь після того, як ви зробите гібридизацію?
- Навіщо дегібридизувати? Який тип культури (природно інбридируючий або природним чином перехід) ви б, швидше за все, дегібридизували? У чому зворотна сторона дегібридизації?