ГЕНЕТИКА - раздел Философия, Генетика сельскохозяйственных растений Кукуруза — Очень Удобный Объект Для Генетических Исследований, Так Как Имеет...
Кукуруза — очень удобный объект для генетических исследований, так как имеет сравнительно небольшое число хромосом (п=10), хорошо различимых по длине, положению центромеры, наличию вздутий и т. д. Следует отметить, что иногда в наборе ее хромосом обнаруживаются мелкие добавочные В-хромосомы. Кукуруза — одно из первых растений, для которых составлены наиболее полные генетические и
цитогенетические карты хромосом. У нее впервые были открыты мобильные генетические элементы. В большей степени изучены гены с четким фенотипическим проявлением. К ним относятся гены структуры эндосперма, вегетативных и генеративных органов, хлорофильных отклонений и т. д. Хорошо изучены гены, обусловливающие химический состав и структуру эндосперма зерна кукурузы. Наибольшее значение из них имеет ген о2 (opaque — непрозрачный).
Широкое применение в селекции находит мутация о2, так как ее биохимическое действие проявляется в увеличении в 1,5— 1,8 раза содержания лизина, а также триптофана, аспарагиновой кислоты и глицина. Наряду с этим снижается количество глутаминовой кислоты, пролина, лейцина, тирозина и серина в сравнении с белком обычной кукурузы. Изменения биохимического состава зерна высоколизиновой кукурузы связаны с перераспределением белковых фракций: снижается, количество • малоценного зеина и увеличивается содержание альбуминовой, глобулиновой и глютелиновой фракций.
Под влиянием гена fl2 (floury — мучнистый) также возрастает содержание лизина, но его действие несколько слабее, чем гена о2.
Увеличение количества лизина и триптофана в белке повышает питательную ценность корма из кукурузы.
Ген sul (sugary — сахарный), имеющийся у сахарной кукурузы, влияет на увеличение содержания водорастворимых полисахаридов, главным образом декстрина, за счет уменьшения доли крахмала в эндосперме. На основе этой мутации ведется селекция линий, гибридов и сортов сахарной кукурузы. Под влиянием гена sh2 (shrunken — сморщенный) повышается содержание Сахаров (до 21—32%) за счет торможения их первичной полимеризации. Объединение в генотипе кукурузы генов sul и sh2 позволяет одновременно увеличить количество Сахаров и водорастворимых полисахаридов.
В крахмале зерна обычной кукурузы содержится до 25— 27 % амилозы. Изучено действие ряда генов, обусловливающих увеличение ее количества. Так, ген du (dull — тусклый) повышает долю амилозы в крахмале до 35 %, su2 — до 40, ае (агпу- lose extender) —до 60 %. Кукуруза с повышенным содержанием амилозы служит ценным сырьем для производства пленок и волокна.
Присутствие гена wx (waxy — восковой) определяет химический состав крахмала восковидной кукурузы, состоящего целиком из амилопектина. Такой крахмал отличается от обычного физико-химическими свойствами, при нагревании образует с водой высоковязкие прозрачные растворы. Амилопектиновый крахмал окрашивается раствором йода в красно-бурый цвет, а обычный и высокоамилозный крахмал — в синий. Восковидная кукуруза используется для пищевых и технических целей.
Известно четыре рецессивных неаллельных гена — bml, Ьт2, ЬтЗ и Ьт4, которые определяют коричневую окраску центральной жилки листа (brown midrid — коричневая жилка). У обычной кукурузы центральная жилка листа имеет беловатую или светло-зеленую окраску. Биохимическое действие генов Ьт связано со снижением содержания лигнина в вегетативных частях растения. Признак коричневой жилки листа проявляется у гомозигот в фазе 8—10 листьев. Наибольшее уменьшение количества лигнина отмечается у аналогов, содержащих гены bml и Ьт2. Мутантные гены могут быть использованы в селекции силосной кукурузы для улучшения питательной ценности листостебельной массы.
Изучены гены Igl, lg2 и Lg3 (liguleless leaf — безлигульный лист), определяющие эректоидное расположение листьев у кукурузы. У гомозигот по гену Igl листья полностью лишены лигулы и расположены под острым углом к стеблю, по гену lg2 — угол между стеблем и верхними листьями больший, а у двух- трех нижних листьев имеется небольшая лигула. Ген Lg3, проявляющий свое действие в гомо- и гетерозиготном состоянии, детерминирует безлигульность при одновременном укорочении листьев и увеличении ширины листовой пластинки. Гены безлигульности используются в селекции с целью создания гибридов кукурузы, пригодных для загущенных посевов, при выращивании увеличенного числа растений на единице площади.
У кукурузы известно более 20 генов, влияющих на высоту стебля, из которых наибольшее значение для селекции имеет рецессивный ген br2 (brachytic — укороченный), в гомозиготном состоянии снижающий высоту растений за счет укорочения междоузлий, расположенных ниже початка. При этом общее число узлов стебля и листьев остается без изменения, метелки и початки жизнеспособны и сохраняют обычные размеры. Благодаря . сокращению длины междоузлий повышается доля листьев в зеленой массе, отмечаются снижение содержания лигнина в стеблях и нестабильность уровней лигнификации листьев. Недостатком низкорослой кукурузы является сближенное расположение листьев, затрудняющее опыление початков и снижающее продуктивность фотосинтеза в результате затенения соседних растений. Поэтому предполагается использовать сочетание генов вертикального расположения листьев с геном Ьг2.
При скрещивании форм кукурузы с различной консистенцией эндосперма в отдельных случаях наблюдаются отклонения от менделевского расщепления. Причиной этого оказалась перекрестная несовместимость, генетическую основу которой составляют гаметофитные факторы, контролирующие избирательность оплодотворения. Всего у кукурузы выявлено девять гаметофит- ных факторов, локализованных в шести группах сцепления.
Наиболее изучен ген Gal (Gametophyte factor) с тремя аллелями: Gal, Ga-S, ga. При этом пыльца с аллелем ga не функционирует на столбиках, гомозиготных по доминантному алле- лю Ga-S. Если столбики имеют генотипы Ga-SGal и GalGal, то совместимость их с пыльцой ga наблюдается в отсутствии пыльцы Ga-S и Gal.
Перекрестная несовместимость широко распространена у сортов и линий лопающейся кукурузы.
Предполагается использовать гаметофитную несовместимость при селекции сортов, линий и гибридов восковидной, сахарной, высокоамилозной и высоколизиновой кукурузы. Для предотвращения засорения пыльцой зубовидной кукурузы, несущей аллель ga, необходимо ввести в генотипы этих форм аллели Gal и Ga-S. Г'аметофитный ген Ga-S можно также использовать для создания генетического барьера нескрещиваемости между диплоидной и тетраплоидной кукурузой, что позволит выращивать их без пространственной изоляции.
Мутацию ts (tassel seed — озерненная метелка) определяют около 10 генов, из которых хорошо изучены шесть: tsl, ts2, ts4,
Ts3, Ts5 и Ts6. Каждый такой ген имеет определенное феноти- пическое выражение, образуя метелки различной плотности только с женскими цветками или женскими и мужскими в различном соотношении. Выявлена и описана мутация tb (teosinte branched — ветвистый, как теосинте), в гомозиготном состоянии дающая силь- нокустящиеся растения, у которых на боковых побегах вместо початков образуются фертильные метелки.
Все темы данного раздела:
Генетико-селекционные аспекты пшеницы
План.
1. Введение
2. Систематика и происхождение
3. Морфобиологические особенности
4. Генетика
Пшеница играет ведущую роль в мировом зем
Систематика и происхождение
Род пшеница Triticurn L. относится к семейству мятлико- вые—Poaceae Barnhart, или злаковые — Gramineae Juss. Он входит в трибу пшенициевых Triticeae Dum. вместе с родами ячмень — Hordeum L., рожь —
Морфобиологические особенности
Морфология растения пшеницы типична для злака. Корень мочковатый. Различают зародышевые корни, колеоптильные и узловые. Зародышевые корни появляются при прорастании семени, колеоптильные — из подзе
Генетика
Исследователей интересовала главным образом генетика пшеницы мягкой и твердой — наиболее важных в хозяйственном отношении видов. Однако эти виды, как указывалось выше, имеют сложный геном, состоящи
Генетические и селекционные показатели рожи
План.
1. Систематика и происхождение.
2. Морфобиологические особенности.
3. Генетика
Рожь — вторая после пшеницы хлебная культура. Ее зерно широко используют та
Систематика и происхождение
Рожь относится к семейству Роасеае, трибе Triticeae, роду Secale L.
До настоящего времени у ботаников нет единого мнения относительно видового состава, филогенетических связей и происхож
Морфобиологические особенности
Морфологические признаки. Рожь, как и все зерновые культуры, имеет мочковатую корневую систему, состоящую из трех- четырех зародышевых (первичных) корней, образующихся при прораст
Генетика
Успешная селекционная работа с рожью в последние годы стала возможна благодаря более широким исследованиям по генетике и цитогенетике этой культуры, которые ведутся в СССР, Швеции, ГДР, ФРГ, Польше
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Возделываемый ячмень относится к виду ячмень посевной — Hordeum sativum Jessen. Род ячмень — Hordeum L. принадлежит к семейству Роасеае. Кроме культурного ячменя, известно 26—34 (по разным источник
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Морфология растения ячменя, включая строение цветка, типична для колосовых злаков. Обычно высота растения меньше, чем у пшеницы, но стебель менее прочный, склонный к поле
ГЕНЕТИКА
Диплоидное число хромосом у ячменя равно 14. Благодаря простому кариотипу, строгому самоопылению и большому числу генов с явным фенотипическим проявлением генетика ячменя хорошо изучена. Большая ч
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Род овес — Avena L. относится к семейству Роасеае. Он объединяет около 70 видов, которые составляют полиплоидный ряд: 2«= 14, 28 и 42.
Виды овса образуют две секции: Euavena Griseb. — одн
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Корневая система мочковатая, хорошо развитая
Стебель--соломина с двумя —четырьмя узлами и полыми междоузлиями; по форме округлый, неопушенный, зе
ГЕНЕТИКА
Овес относится к числу сельскохозяйственных культур, недостаточно изученных генетически. Только в начале 20-х гг. текущего столетия были проведены работы по определению чисел хромосом у видов ов
КУКУРУЗА
Кукуруза широко используется на кормовые, пищевые цели и как сырье для ряда отраслей промышленности.
. Зрелое зерно кукурузы содержит 65—70 % углеводов, 9—12 % белка, 3—5 % масла, около 2
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Кукуруза — Zea mays L. относится к семейству Роасеае, под- трибе Tripsacine С. Presl. (ранее триба Maydeae).
Подтриба Tripsacine включает восемь родов, в том числе пять восточного происхож
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Корневая система мочковатая. Наблюдаются сортовые различия по ее мощности.
Стебель прямостоячий, высота его может варьировать у разных форм от 0,5 до 5 м и более
Лекция 11,12. Генетические и селекционные показатели сорго
План :
1. Систематика и происхождение.
2. Морфобиологические особенности.
3. Генетика
Сорго занимает в мировом земледелии 70—75 млн га и находит
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Сорго относится к роду Sorghum Moench. семейства Роасеае и отличается большим разнообразием форм.
Не существует единого взгляда на классификацию сорго. Наиболее распространенная в СССР кла
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Корневая система мочковатая, глубоко проникающая в почву. Стебель высотой от 75 до 250 см и более, различной толщины (1—2,5 см), с сухой, полусухой и сочной сердцевиной. Н
ГЕНЕТИКА
Все культурные виды сорго, включая и суданскую траву, содержат в соматических клетках 20 хромосом. Таким образом, виды сорго образуют полиплоидный ряд с основным числом 5, включающий S. versicolor
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Рис относится к семейству Роасеае. Работа по классификации рода Oryza ведется давно, но считать ее законченной, по-видимому, нельзя. В 1963 г. Международный симпозиум по генетике и цитогенетике ри
МОРФОБИОЛОГИЧ ЕСК ИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Стебель — соломина с полыми междоузлиями. Длина его колеблется от 0,3 (у карликовых форм) до 6 м (у плавающего риса)., Но основная масса сортов имеет высоту 0,5—2 м. У рас
ГЕНЕТИКА
Род Oryza включает виды 'с числом хромосом 2/г=24 и 2п = 48. Основное число (х) равно 12. Культурные виды О. sativa и О. glaberrima имеют 2л>=24. Описаны кариотипы большинства видов риса. Испол
Лекция 15,16. Генетические и селекционные показатели гречихи
План :
1. Систематика и происхождение.
2. Морфобиологические особенности.
3. Генетика
Гречиха — ценная крупяная и медоносная кул
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Корень стержневой, ветвящийся. Основная часть корней размещается на глубине до 35—40 см, хотя возможно их проникновение и глубже (до 1 м). Гречиха способна образовывать
ГЕНЕТИКА
Диплоидные виды гречихи культурной и татарской имеют 2л=1б. Тетраплоидные сорта, полученные на основе F. escu- lentum, имеют 4jc = 32.
Несмотря на одинаковый набор хромосом (2п=16), между
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Горох (род Pisum L.) относится к семейству бобовые — Fabaceae Lindl. (Leguminosae Juss.), колену виковые — Vicieae Brori. и насчитывает по классификации, предложенной P. X. Ма- кашевой, всего два в
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Корень стержневой, проникает в почву до 1,5 м, боковые корни расположены в основном в пахотном слое почвы. На корнях в симбиозе живут азотфиксирующие бактерии из рода Rhisobium.
Стебель о
ГЕНЕТИКА
Горох посевной — один из наиболее излюбленных генетических объектов. Изучение генетики этой культуры имеет давнюю историю и связано еще с именем Т. Найта. Но фундаментальные работы по генетике гор
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Фасоль принадлежит к семейству Fabaceae, роду Phaseo- lus L., включающему более 200 видов, из которых около 20 возделываемые, остальные дикорастущие. Дикие виды этого рода произрастают в тропическ
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Морфологические признаки. Фасоль обыкновенная—травянистое растение. Большинство возделываемых форм — однолетние кустовые, встречаются дву- и даже многолетние вьющиеся или стелющи
ГЕНЕТИКА
Все формы подвидов sp. Glycine soja диплоидные (2гс = 40). Однако для рода Glycine основным числом хромосом, возможно, следует считать 10, поскольку у sp. G. javanica (соя яванская) subgen. Glyci
ПОДСОЛНЕЧНИК
Подсолнечник — основная масличная культура в СССР: в общем производстве растительных масел на него приходится около 75 %. Высокобелковые отходы (жмых, шрот, измельченные корзинки) используются как
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Подсолнечник относится к семейству астровые — Astera- ceae L. (сложноцветные — Compositae L.), полиморфному роду Helianthus. В различных классификациях к этому роду относили от 50 до 264 видов.
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ.
Возделываемые полевые формы подсолнечника представлены однолетними растениями.
Морфологические признаки. Корневая система стержневая, проникает в почву на глубину до 3 м
ГЕНЕТИКА
Рол Helianthus представлен полиплоидным рядом с основным числом хромосом а'= 17. Имеются диплоидные (2п = 34), тетра- плоидные (2п = 68) и гексаплоидные (2/г = 102) виды. Некоторые подвиды подсолне
ХЛОПЧАТНИК
Хлопчатник — основное прядильное растение, возделывается главным образом для получения волокна, из которого текстильная промышленность вырабатывает широкий ассортимент бытовы'х и технических ткан
СИСТЕМАТИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Культивируемые и дикие виды хлопчатника относятся к роду Gossypium L. семейства мальвовые Malvaceae Juss. Большинство видов произошло в третичный период в тропическом поясе Афро-Азиатского, Америк
МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ.
Корни. Хлопчатник имеет мощную корневую систему стержневого типа, проникающую в почву на 1 —1,5 м (у промышленных сортов). По характеру развития боковых корней наблюдаются больш
ГЕНЕТИКА
Цитогенетика разногеномных гибридов
Цитогенетическими исследованиями установлено, что род Gossypium представлен шестью геномами—А, В, С, D, Е и AD (см. схему).
Виды
Наследование морфологических и физиологических признаков
Тип ветвления. При скрещивании симподиальных форм с моноподиальными доминирует симподиальный тип ветвления, но генетический анализ надо вести в условиях короткого дня, так как почт
Наследование количественных признаков
К количественным признакам хлопчатника относится подавляющее большинство-хозяйственно ценных признаков — компонентов продуктивности сырца и волокна, скороспелости, качества волокна и др.
КАРТОФЕЛЬ
Картофель — важнейшая продовольственная, техническая и кормовая культура. Благодаря хорошим вкусовым качествам и высокой питательной ценности он стал вторым после хлеба продуктом питания во многих
Систематика и происхождение
Картофель относится к семейству пасленовые—Solanaceae L., роду Solarium L., входит в секцию Tuberarium (Dun.) Buk., характеризующуюся образованием клубней.Родина картофеля — Южная Америка. Первичны
Морфобиологические особенности
Картофель — многолетнее травянистое растение, в культуре используется как однолетнее, так как -весь цикл его развития проходит за один вегетационный период. Размножают карто- основания стеблей обра
Генетика
Виды картофеля образуют непрерывный полиплоидный ряд, основное число которого (х) равно 12. Полиплоидный ряд клубненосных видов картофеля впервые был установлен в 1929 г. советским генетиком В. А.
МНОГОЛЕТНИЕ КОРМОВЫЕ ТРАВЫ
Многолетние кормовые травы, включающие в основном виды семейств бобовые (клевер, люцерна, лядвенец, донник, Эспарцет н др.) и мятликовые (тимофеевка, овсяница, кострец, ежа сборная, житняк и др.),
Систематика и происхождение
Люцерна (Medicago L.)—род из порядка бобсво-цветковых— Leguminales, или Fabales, семейства Fabaceae. Относится к трибе клеверных — Trifoliaceae Bronn.
Род Medicago L. включает более 50 од
Морфобиологические особенности
Ботаническое описание. Люцерна посевная, изменчивая, желтая и другие многолетние виды относятся к группе поликарпи- ческих растений, у которых после плодоношения и созревания семян верхняя часть п
Задачи и направления селекции
Общая задача для всех зон возделывания люцерны — выведение сортов интенсивного типа, обладающих высокой отзывчивостью на орошение и удобрение, устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям
Новости и инфо для студентов