Системи схрещувань організмів: внутрішньовидова гібридизація (споріднене — інбридинг, неспоріднене — аутбридинг)

Схрещування — природне або штучне сполучення двох спадково різних статевих клітин при заплідненні. Нащадків, що виникли від схрещування двох особин, називають гібридами. Гібридизацією називають процес схрещування між собою двох або більше послідовно включених до нього спадково відмінних батьківських форм. Гібридизацію поділяють на штучну й природну (спонтанну).

Природна гібридизація дуже поширена в природі. Вона відбувається не лише між особинами одного сорту, різновиду або виду, а й між рослинами різних видів і родів. Наприклад, під час цвітіння можуть схрещуватися різні сорти рослин (яра пшениця з озимою, кормові буряки із цукровими, м’яка пшениця з твердою, пшениця із житом, сорго із суданською травою тощо). В основі гібридизації лежать перекомбінація генів і трансгресії. Її не можна розглядати як просту арифметичну сумарність ознак і властивостей рослин. Батьківські організми передають своєму потомству не ознаки, а гени, внаслідок чого в кожному поколінні гібридів ознаки, що контролюються цими генами, розвиваються знову. Під час гібридизації відбуваються складні формотворні процеси, в результаті яких можна дістати нові організми, що здатні не лише поєднувати ознаки й властивості вихідних батьківських форм, а й розвивати цілком нові якості.

Інбридинг, інцухт — схрещування близькоспоріднених форм у межах однієї популяції організмів. Інбридинг найчастіше пов’язаний зі схрещуванням особин, які є нащадками однієї пари батьків (сибси), або для яких один з батьків є спільним (напівсибси) (тісний інбридинг). Інбридинг збільшує вірогідність появи гомозиготних організмів, що призводить до появи організмів з різноманітними спадковими аномаліями. Інбридинг застосовують для розкладання популяції на гомозиготні лінії (легше всього досягають у рослин-запилювачів) та для виявлення рецесивних апелів. Для організмів з перехресним розмноженням необхідні близькоспоріднені схрещування: брат — сестра, батько — дочка, мати — син, двоюрідні брати — сестри і т. д. Крайньою формою інбридингу є самозапліднення тварин і самозапилення рослин.

Найбільш тісний інбридинг у тварин здійснюється тоді, коли схрещують братів і сестер, батьків і дітей. Інбридинг веде до гомозиготизації і, як наслідок цього, до зниження життєздатності, плодючості, врожайності, зменшення тривалості життя, появи у тварин різних вроджених каліцтв. Сукупність цих негативних ознак називають інбредною депресією. Причина її — перехід у гомозиготний стан мутантних генів, які впливають на вказані ознаки. Проте інбредна депресія далеко не завжди супроводжує близькоспоріднені схрещування. В природі існує багато видів рослин і деякі види тварин, у яких самозапліднення — норма. У природі в популяціях самозаплідних видів природний добір стабілізує лінії з генотипами, що містять в мінімальній кількості гени, гомозиготизація мутантних форм яких призводить до інбредної депресії. Тому інбридинг може навіть призвести до виділення ліній з підвищеною життєздатністю і плодючістю.

Інбридинг має такі наслідки для популяції:

• 1) підвищення гомозиготності;
• 2) прояв рецесивних алелів;
• 3) за негативного ефекту рецесивних алелів інбридинг тягне за собою послаблення особин (інбредна депресія);
• 4) підвищення фенотипової мінливості внаслідок виходу в гомозиготу багатьох алелів.

Аутбридинг — схрещування неспоріднених організмів, зокрема й належних до різних порід, сортів або видів. У вужчому розумінні аутбридинг — система, що включає різні заходи добору для спаровування тварин однієї породи, які, на відміну від інбридингу, не мають спільних предків у 4-6 поколіннях. При схрещуванні неспоріднених особин гетерозиготність потомства підвищується. За своїми наслідками аутбридинг, по суті, протилежний інбридингу. Одна з причин цього — перехід у гетерозиготний стан шкідливих мутантних генів. За схрещування різних порід, сортів, видів гібриди першого покоління часто виявляють ознаки гетерозису, або гібридної могутності, тобто за життєздатністю і плодючістю вони переважають кращу з батьківських форм. На жаль, у наступних поколіннях, навіть уже в другому, ознаки гетерозису різко послаблюються і потім згасають.

2. Типи схрещувань, які застосовують для гібридологічного аналізу

Схрещування (у генетиці) — природне чи штучне поєднання генетичного матеріалу спадково різних клітин чи організмів з різними генотипами.

Нащадків, що виникли від схрещування двох батьківських особин (позначають латинською літерою Р, від лат. parents — батьки), називають дочірніми особинами, або гібридами (позначають латинською літерою F, від лат. filia — дитина). У схемах схрещування на першому місці записують особину жіночої статі, позначають її знаком ♀ (дзеркало Венери), чоловічу стать позначають ♂ (щит і спис Марса). Схрещування між ними позначають знаком множення ( × ).

Схрещування є обов’язковим елементом усіх видів гібридологічного аналізу організмів із статевим розмноженням або статевими процесами. У роздільностатевих організмів схрещування здійснюється за участі спеціалізованих статевих клітин — гамет та з утворенням зиготи. У прокаріотів й одноклітинних еукаріотів (наприклад, інфузорії) схрещування здійснюється завдяки кон’югації, трансдукції та трансформації, за яких відбуваються зміни спадкового матеріалу.

Розрізняють моно-, ди- й полігібридні, прості та складні, зворотні та реципрокні, споріднені та неспоріднені схрещування тощо.

Залежно від кількості пар проявів ознак , за якими різняться батьківські форми:

• моногібридне — схрещування батьківських особин, які різняться за однією парою альтернативних ознак;
• дигібридне — схрещування батьківських особин, які різняться за двома парами альтернативних проявів ознак;
• полігібридне — схрещування батьківських особин, які різняться за трьома і більше парами альтернативних проявів ознак.

• зворотне — схрещування гібридів першого покоління F 1 з однією з батьківських форм;
• реципрокне — система двох схрещувань (прямого і зворотного), в одному з яких організми з ознаками, що вивчаються, використовуються як материнські, в іншому — як батьківські: ♀ \(AA\) × ♂ \(aa\) та ♀ \(aa\) × ♂ \(AA\).

Завдяки схрещуванням отримують потомство від батьків для визначення закономірностей успадкування ознак, розташування генів, що контролюють ці ознаки, взаємодії генів, ролі навколишнього середовища у формуванні ознак тощо.

Схрещування є обов’язковим елементом гібридологічного аналізу, що є в свою чергу, основним методом генетики.

Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський : Абетка, 2018. с. 151-152.

Поняття про селекцію. Методи селекції.

Які рослини, що вживаються в їжу, є продуктом селекції?

Як називається процес отримання потомства від схрещування різних генетичних форм?

Яка властивість не належить до особливостей селекції рослин?

Наявність самозапальних видів

Здатність розмножуватись вегетативно

Можливість штучно отримувати мутантні форми

Яка властивість не належить до особливостей селекції тварин?

Переважно статеве розмноження

Наявність самозапильних видів

Переважно пізнє статеве дозрівання, зміна поколінь через кілька років

Мета селекції зернових культур

Отримання красивої квітки

Отримання рослин з швидким ростом

Отримання високоурожайних рослин

Рослини як об´єкт селекції, володіють наступними характеристиками:

Для них характерне тільки статеве розмноження

Рослинам притаманне явище поліплоїдії

Вимагають значних економічних витрат

Схрещування близько споріднених організмів

Схрещування різних чистих ліній

Збільшення числа хромосом у гібридної особини

Схрещування між несумісними особинами одного виду

Створюйте онлайн-тести
для контролю знань і залучення учнів
до активної роботи у класі та вдома