Вопросы и упражнения

1. Дайте определение гетерозиса. В каких случаях он возникает?
Ответ:
Гетерозис (или гибридное превосходство) - явление у гибридных организмов, когда они проявляют более высокую жизнеспособность, урожайность, рост и другие полезные свойства по сравнению с обоими родительскими линиями.
Гетерозис возникает при скрещивании двух различных родительских линий, которые имеют высокую гомозиготность (чистоту линий) и различаются в генетическом составе. У гибридов, полученных в результате скрещивания, происходит переплетение генетических материалов обоих родительских линий, что приводит к образованию новой комбинации генов, включая доминантные гены, которые могут проявляться в гетерозиготном состоянии и обеспечивать преимущества в жизнеспособности и урожайности у гибридов.

2. Как генетики объясняют явление гетерозиса?
Ответ:
Генетики объясняют гетерозис как результат скрещивания двух гомозиготных родительских линий, которые имеют разные генетические составы.
У генетически разных родительских линий могут быть доминантные гены, которые не проявляются в гомозиготном состоянии, но могут проявиться в гетерозиготном состоянии у гибрида, что приводит к улучшению его свойств. Также может происходить усиление доминантных генов и снижение рецессивных генов.
Кроме того, у гибридов может происходить синергетический эффект, когда гены родительских линий взаимодействуют друг с другом, что приводит к улучшению их свойств.
Таким образом, гетерозис является результатом комбинации генетических материалов разных родительских линий, что приводит к улучшению свойств гибридов по сравнению с родительскими линиями.

3. Что такое инбредные линии? Опишите механизм их получения.
Ответ:
Инбредные линии - это чистые линии, в которых генотип каждого индивидуума практически идентичен. Они получаются путем последовательного скрещивания между собой родственных организмов (например, брата и сестры) в течение нескольких поколений.
Механизм получения инбредных линий основывается на сохранении гомозиготности генотипа и устранении гетерозиготности. При скрещивании двух гетерозиготных родителей их потомки получают разные комбинации аллелей. Если проводить последовательные скрещивания между близкими родственниками, то каждый раз повышается вероятность того, что у потомков будут одинаковые аллели на каждой гомологичной хромосоме. Таким образом, в каждом следующем поколении гомозиготность становится все более выраженной, а гетерозиготность устраняется.
При этом в процессе инбридинга происходит накопление рецессивных генов и доминантных аллелей, которые не проявляются в гетерозиготном состоянии, но могут стать проявляемыми в гомозиготном состоянии. Именно поэтому чистые линии, полученные инбридингом, часто используются для изучения мутаций и генетических аномалий.
Инбридинг может привести к снижению витальности и продуктивности потомства из-за накопления рецессивных генов, которые могут быть связаны с негативными эффектами. Однако, инбридинг также может увеличить выраженность желательных генов, что делает инбредные линии ценным инструментом в селекции растений и животных.

4. Как на практике используют явление цитоплазматической мужской стерильности?
Ответ:
Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) является важным генетическим явлением, которое используется в современной селекции растений для производства гибридных сортов.
Суть явления заключается в том, что некоторые растения имеют мутированные цитоплазмы, которые приводят к мужской стерильности (невозможности образования зрелых пыльцевых зерен). Однако, эти растения все еще могут производить женские гаметы (яйцеклетки).
Используя растения с цитоплазматической мужской стерильностью в качестве материнских линий, можно создавать гибриды, которые обладают высокой урожайностью и другими полезными свойствами. Для этого необходимо скрещивать материнскую линию с отцовскими линиями, которые обладают жизнеспособной пыльцой и могут опылять цветки материнской линии. Получаемые гибриды наследуют полезные свойства от обоих родительских линий, и благодаря мужской стерильности материнской линии сохраняют их высокую урожайность и другие полезные характеристики.
Такой подход к селекции гибридов на основе цитоплазматической мужской стерильности позволяет получать сильные и стабильные гибриды с высокой урожайностью и другими желательными свойствами. Он нашел широкое применение в селекции многих культурных растений, таких как зерновые, овощные и фруктовые культуры, а также в производстве гибридных сортов цветов.

5. В чём особенности селекции на гетерозис у самоопыляемых растений?
Ответ:
Селекция на гетерозис у самоопыляемых растений (например, у пшеницы или ячменя) имеет свои особенности по сравнению с селекцией на гетерозис у растений, опыляемых ветром или насекомыми.
Одна из основных проблем при селекции на гетерозис у самоопыляемых растений заключается в том, что многие сорта этих растений уже являются гомозиготными. Это означает, что у них нет гетерозиготных генотипов, которые могли бы проявлять гетерозис. Для создания гетерозиса в этом случае необходимо создавать гибриды путем скрещивания разных гомозиготных линий.
Однако, при самоопылении происходит уменьшение гетерозиса в следующих поколениях. Это происходит из-за того, что гены, ответственные за гетерозис, оказываются разделенными в гомологичных хромосомах, что приводит к потере гетерозиготности при их слиянии во время мейоза.
Для сохранения гетерозиса при селекции на самоопыляемых растениях необходимо использовать методы гибридизации и самоопыления, а также отбирать гетерозиготных гибридов и создавать новые гибриды из них. Однако, этот процесс занимает больше времени и усилий, чем селекция на гетерозис у растений, опыляемых ветром или насекомыми.

6. Какие существуют методы контроля опыления у самоопыляемых растений?
Ответ:
Вот несколько методов контроля опыления, которые можно использовать у самоопыляемых растений:
1. Изоляция цветков: Этот метод включает покрытие цветков специальными сетками или мешочками, чтобы предотвратить доступ пыльцы из других цветков. Таким образом, можно обеспечить самоопыление и сохранить генетическую чистоту растений.
2. Удаление тычинок: Перед тем, как тычинки созреют и освободят пыльцу, их можно удалить. Это предотвращает самоопыление и создает возможность для контролируемого опыления.
3. Искусственное опыление: При использовании этого метода пыльца переносится с одного цветка на рыльце другого цветка, обеспечивая скрещивание разных растений или разных сортов. Это позволяет создавать новые гибриды с желательными свойствами.
Эти методы позволяют садоводам и селекционерам контролировать скрещивание растений и создавать новые сорта с желаемыми характеристиками.