Клеточная, генная инженерии. Методы Мичурина

Методы клеточной инженерии (получение соматических гибридов)

1.      Соматическая гибридизация — это гибридизация, проведенная между протопластами, которые выделены из растительных соматических клеток. Для получения пригодных для гибридизации протопластов необходимо разрушить внешнюю оболочку клетки специальными ферментами.

2.      Так был получен, например, помидофель (томтато) — гибрид томата и картофеля, у которого, как и положено родительским растениям, в земле находятся клубни (картофель), а на стеблях плоды (помидоры).

3.      В результате гибридизации соматических клеток можно, во-первых, соединить в ядре гены растений, не имеющих близкого родства, во-вторых, слить цитоплазматические гены партнеров в гибридной клетке.

4.      На питательной среде из гибридной растительной клетки можно выращивать клеточную массу — каллюс (или каллус), которая потом дифференцируются в обычное растение, имеющее все органы. Этот гибрид можно высадить в почву и стремительно размножать привычным образом.

Использование соматических мутаций

1.      Эти мутации применяют в селекции растений, которые размножаются вегетативно. Такой вид размножения позволяет сберечь полезную соматическую мутацию, размножить любую гетерозиготную форму, которая имеет полезные для сельского хозяйства признаки.

2.      Лишь вегетативное размножение позволяет сохранять свойства большого ряда плодово-ягодных культур. Дело в том, что в ходе полового размножения сорта, состоящие из гетерозигот, не сохраняют свои свойства, идет их расщепление.

Методы генной инженерии

1.      Бактерия Bacillus thuringiensis нарабатывает эндотоксин (белок). Если бактерия оказывается в желудке насекомого, который вредит посевам, белок вызывает разрушение (лизис) желудочных стенок, вследствие чего насекомое гибнет.

2.      В клетки растений исследователи ввели ген, который отвечает за синтез эндотоксина. Оказалось, что если на эти растения запустить гусениц тех самых вредных насекомых, то «доверчивые» гусеницы наедаются листвы, содержащей токсин, и гибнут. Удивительно, но белок смертельно опасен лишь для насекомых, он не оказывает влияния на желудки других животных и человека.

3.      Так удалось вывести устойчивые к сельхозвредителям формы томата, картофеля, рапса, табака. Можно сказать, что это одно из первых важнейших практических достижений генной инженерии в селекции растений.

Методы селекции растений, открытые И. В. Мичуриным

1.      Шесть десятков лет крупнейший русский биолог Иван Владимирович Мичурин отдал селекции растений. На первых этапах деятельности он намеревался добиться акклиматизации южных сортов в северных широтах. К сожалению, растения вымерзали, и тогда ученый начал разрабатывать методы селекции.

2.      База Мичурина — сочетание тройки ведущих методов: отбор, гибридизация, воздействие различных условий окружающей среды на гибриды.

3.      Отбор форм для гибридизации велся Мичуриным тщательно. Он производил скрещивание южных изнеженных сортов с «закаленными» северными, затем отбирал лучшие сеянцы и помещал их в достаточно суровые условия для «воспитания стойкости». Так удалось вывести, например, сорт яблок Славянка, гибрид неприхотливой северной Антоновки и южного гостя Ранета ананасного.

4.      Мичурин много экспериментировал с сортами, произрастающими в разных регионах и не присущих тому месту, где он работал (город Козлов, сейчас Мичуринск). Так биолог вывел в 1908 году поздний, очень плодовитый сорт яблок Бельфлёр-китайка — от яблони Китайки крупноплодной, растущей в Сибири, и «американца» Бельфлёра желтого.

5.      Также Мичурин трудился над созданием отдаленных гибридов — он скрестил, например, малину с ежевикой, рябину с боярышником.

Для устранения негативных последствий отдаленной гибридизации Иван Владимирович Мичурин использовал следующие приемы:

1.      Метод вегетативного сближения. Он заключался в предварительной прививке одного вида на другой. В результате меняется химический состав тканей растения, включая генеративные органы. Это повышает вероятность прорастания в пестике пыльцевых трубок. Именно так удалось создать гибрид груши и рябины.

2.      Опыление пыльцевой смесью для стимуляции прорастания пыльцевых трубок. «Своя» пыльца «дразнит» рыльце пестика, который начинает воспринимать и «чужую» пыльцу как «свою». Этим способом выведены гибриды яблони и груши, черемухи и вишни (цепарадус).

3.      Метод посредника. Сначала Мичурин скрестил дикий персик Давида с диким миндалем, получив гибрид — миндаль Посредник. Затем Посредник был скрещен с культурным сортом персика. В результате получен морозоустойчивый «северный персик».