о гибридах F1

Генетически модифицированные растения – зло или добро?

О семенах замолвите слово.

В настоящее время ассортимент семян овощей в мире достаточно большой, чтобы выбрать необходимый для себя сорт. Не посвященный в тонкости биологической науки дачник подходит к выбору семян как и к любому другому товару типа. Вот здесь его подстерегают различные загадки в названиях : гибриды, гетерозисные гибриды, сорта. Да и цены на разные гибриды, сорта уж очень разные. Вроде, помидор и в Африке помидор, а вот цена одних семян в десятки раз разнится. Это, что характеристика нашего современного расслоённого общества ? Сразу же скажу, что от нашего общества это расслоение отличается и очень, принципиально. В нашем социальном неравенстве сейчас не получается так, что кто больше работает, тот должен лучше жить. А вот стоимость семян, она носит в себе справедливый характер. Чем сложнее получить гибрид с нужными качествами, тем семена его дороже.
Но, давайте всё по порядку и проведем небольшую экскурсию в азы биологии. Попробуем разобраться, что такое гетерозисные гибриды F1

Понятие гетерозиса
При скрещивании некоторых сортов какой-либо культуры гибриды F1 часто отличаются от родительских форм более мощным ростом, лучшей жизнеспособностью, более высокой продуктивностью, устойчивостью к болезням и резким колебаниям погоды. Такое свойство гибридов первого поколения называют гетерозисом.
Гетерозис - это свойство гибридов первого поколения превосходить родителей или лучшую из родительских форм по определенным биологическим и хозяйственно ценным признакам и свойствам, по степени их вы-
раженности. Гетерозис может проявляться по одному или нескольким признакам, часто в той или иной мере определяющим жизнеспособность растения или ускоренное его развитие. Таким образом, гетерозис может проявиться как в общем габитусе растения, так и в формировании отдельных органов— корней, корнеплодов, листьев, соцветий, цветков и плодов. Иногда он проявляется в биохимических признаках (содержании сухих веществ, сахаров, жиров, витаминов и др.), часто — в изменении физиологических признаков (усиление холодостойкости, засухоустойчивости, улучшение лежкости при хранении, общей устойчивости к заболеваниям и др.). Проявление гетерозиса наблюдается в течение всего жизненного цикла растения с момента оплодотворения до окончания формирования семян. Тот или иной тип проявления гетерозиса и степень изменчивости выражения признака при этом в основном зависят от подбора скрещиваемых сортов. Обычно гетерозис бывает тем сильнее выражен, чем больше различаются скрещиваемые формы по морфологическим, биологическим, физиологическим и другим признакам. Особенно сильно проявляется ге-
терозис, если скрещиваемые сорта относятся к разным группам по скороспелости, способу выращивания, если районированы они в разных климатических зонах или культивируются в разное время года, при скрещивании инбредных линий перекрестноопыляющихся растений, полученных в результате самоопыления в течение нескольких поколений. Гетерозис – крупнейшее достижение селекции растений, биологическое явление, использование которого при создании гетерозисных гибридов F1 позволило поднять урожайность сельскохозяйственных культур на новый уровень - повысить ее на 20-50% по сравнению с исходными сор- тами.
Явление гетерозиса (гетерозигозис, гибридная сила, гибридная мощность) открыл в 1770 г. адъюнкт-ботаник Российской академии наукЙозеф Готлит Кёльрейтер. Впервые в мировой науке им было сформулировано понятие гибридная сила и получены межвидовые гибриды табака. После И. Кельрейтера явление повышенной мощности гибридов наблюдали ботаники, биологи и селекционеры. Вопросами теории гетерозиса занимались многие выдающиеся ученые того времени. Начало разработки проблемы гетерозиса положил Чарльз Дарвин. В его фундаментальном труде “Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире”, опубликованном в 1876 г., он, как и Кёльрейтер, установил, что повышенная мощность роста и жизнеспособность гибридов потомства сильнее проявляются при скрещивании родительских форм, различающихся по своим морфологическим, биологическим и другим признакам и свойствам. Классические эксперименты были проведены датским исследователем В. Иогансеном (1903) с гибридами фасоли, американским исследователем Т. Шеллом (1908) с межлинейными гибридами кукурузы и другими исследователями на различных культурах. Для обозначения мощности гетерозисных гибридов Т. Шелл предложил в 1914 г. термин гетерозис (гетерозигозис), который с тех пор прочно вошел в научную литературу. Однако массовому производству гибридных семян и широкому внедрению гибридов FI в производство препятствовали большие затраты труда на кастрацию и опыление цветков вручную. Только в первой половине XX в., когда генетиками и селекционерами у разных видов культивируемых растений были выявлены формы с различными типами мужской стерильности, обнаружены растения с женским типом цветения у представителей семейства Тыквенные и изучена генетика самонесовместимости у растений се-
мейства Крестоцветные. Только тогда были начаты интенсивные работы по выведению гибридов F1 и их внедрению в производство. Таким образом, в середине XX в. в селекции овощных культур сформировалось и получило широкое распространение новое перспективное направление — селекция гибридов F1, которое успешно осуществляется.
Природа гетерозиса
В начале XX века в период бурного расцвета генетики углубился научный подход к изучению природы гетерозиса.
Однако до настоящего времени не создана единая общая теория, объясняющая во всей полноте это сложное и многогранное явление. Природу гетерозиса невозможно объяснить каким-то одним типом взаимодействия,
проявление гетерозиса в разных случаях может объясняться различными причинами. Учеными предложены несколько концепций гетерозиса в самых различных вариантах. Гипотеза доминирования изложена Джонсом в 1917 г. и носит его же имя. Она объясняет гетерозис сочетанием при скрещивании благоприятно действующих доминантных генов в гетерозиготном состоянии и подавлением ими вредных рецессивных аллелей, неблагоприятных для роста и продуктивности. Согласно гипотезе доминирования гетерозис проявляется в результате накопления (аккумуляции) во многих локусах благоприятных доминантных аллелей и может быть объяснен суммарным (кумулятивным) или аддитивным действием благоприятных доминантных генов. Возможны и другие проявления действия доминантных генов, а именно, неаллельное
взаимодействие доминантных генов, называемое эпистазом, при котором некоторые доминантные гены могут подавлять проявление не только своих рецессивных аллелей, но и доминантных генов другой пары аллелей. AA>aa. Степень проявления гетерозиса зависит от наличия у гибридов большего количества благоприятных доминантных или полудоминантных генов, чем у родителей. Однако практически невозможно достигнуть доминантности всех благоприятных генов и получить гомозиготные формы по всем доминантным генам. Это является одним из аргументов против гипотезы доминирования, которая объясняет особенности депрессии при инбридинге (инцухте), но не может полностью объяснить все явления и черты ге-
терозиса. Концепция сверхдоминирования, или гипотеза гетерозиготности (Шелл, Ист, 1908), опирается на идею Ч. Дарвина о биологической полезности перекрестного опыления и биологической вредности само-
опыления, о благоприятном влиянии разнокачественных родительских гамет при скрещивании.
В основе концепции гетерозиготности лежит предположение, что гетерозиготность пары аллелей Аа превосходит по мощности обе гомозиготные пары АА и аа. AA<Aa>aa . Два аллеля в гетерозиготном состоянии выполняют различные функции, взаимно дополняющие друг друга. Возникает сверхдоминирование, которое проявляется особенно сильно у аллелей, значительно отличающихся друг от друга. Гетерозиготность оказывает стимулирующее влияние на развитие и лучшее проявление соответствующих признаков у гибрида, чем у родительских форм. Повышенная мощность и продуктивность гибридов обусловлена разнокачественностью у них разных членов одной и той же пары аллелей. Гибридная мощность возникает также благодаря той наследственной разнокачественности, которая создается в результате гетерозиготного состояния в одинаковых локусах гомологичных хромосом.
- По этой гипотезе гетерозис тем выше, чем больше локусов находится в гетерозиготном состоянии.
Концепция сверхдоминирования была разработана на основании работ по селекции межлинейных гибридов кукурузы и подтверждается фактами моногибридного гетерозиса на других культурах (томат, львиный зев, ячмень). Она является важной составной частью общей теории гетерозиса, хотя не может убедительно объяснить все многообразие гетерозиса.
Концепция генетического (гетерозиготного) баланса (Лернер, 1954; Матер К., 1955; Турбин Н.В., 1969) объясняет сложный характер причинно-следственных связей между наследственными факторами и при-
знаками. Она основана на положении об оптимуме гетерозиготной и генетической устойчивости популяций.
Короче, только опытным путём можно отыскать нужный вариант для скрещивания.

И, так, чтобы найти подходящую комбинацию генов, чтобы получить на основе этой комбинации великолепный героический гибрид, надо, образно говоря съесть пуд соли, десятки тысяч раз опробовать варианты. Вот, почему проходит много лет упорного труда, чтобы его получить. А ознакомиться с великолепными гибридами можно в нашем каталоге, поверьте, каждый из них – настоящий шедевр
А практически, когда нужная комбинация найдена, то можно начинать Семеноводство гетерозисного гибрида.
Делается это так:

Томат. В гетерозисной селекции томата использует межсортовые и простые межлинейные гибриды. Так как томат является самоопылителем, то важнейшим условием получения гибридных семян является предотвращение самоопыления у материнских растений. Наиболее распространенным методом получения гибридов томата является искусственное опыление предварительно кастрированных фертильных цветков
или использование линий, сортов, обладающих физиологической самонесовместимостью или функциональной мужской стерильностью. Простые межсортовые гибриды получают с проведением кастрации цветков, опыленных вручную на следующий день. Двойные межсортовые гибриды получают скрещиванием двух простых гибридов. При использовании в качестве материнских форм растений с муж-
ской стерильностью разного типа (функциональная мужская стерильность - ФМС, пыльцевая генетическая стерильность - ПГС, бестычинковость, лонгостилия) опыление проводят без кастрации, получая от 80
до 100% гибридных семян. При создании гибридов, полученных на стерильной основе, используют стерильные линии, обладающие рецессивными сигнальными признаками - штамбовость куста, лист картофельного типа, крапчатая окраска листа и др., что позволяет еще в фазу рассады выбраковать негибридные растения и высадить в поле 100% гибридов.
Семеноводство гетерозисных гибридов томата ведут при опылении предварительно кастрированных цветков вручную. Использование в качестве материнского компонента форм, обладающие функциональной
мужской стерильностью (ФМС) различного типа, длинностолбчатых, бестычинковых, а также о генетической стерильностью пыльцы, позволяет избежать кастраций цветков. Растения выращивают на фоне высокого плодородия, учитывая, что завязывание плодов на ослабленных растениях бывает пониженным. Если материнская форма фертильная, то кастрацию цветков, начиная о первой кисти, проводят пинцетом, выщипывая тычинки из пожелтевшего бутона, либо удаляя весь венчик с тычинками. Кастрацию выпол-
няют весь день, кроме наиболее жарких двух-трех часов. Цветки материнских растений можно опылить сразу, либо на следующий день после кастрации. Пыльцу с отцовских растений собирают вибратором на второй-третий день после цветения, когда в одном цветке накапливается 1,5 мг.пыльцы. Её собирают в отдельные часы, когда относительная влажность воздуха наименьшая и пыльца хорошо высыпается из цветка. Собранную пыльцу хранят в холодильнике в течение суток или в сухом помещении
при температуре +20...+25°С не более одного - двух дней после сбора. Пыльцу наносят на рыльце пестика при помощи мягкой резинки, укрепленной на препаровальной игле или на конце проволоки. Можно
совмещать кастрацию и опыление, что значительно повышает производительность труда. К пинцету, используемому при кастрации, прикрепляют резиновую крышечку, в углубление которой насыпают пыль-
цу. И после кастрации бутона рыльце пестика помещают в нее, чтобы пыльца не высыпалась из резиновой крышечки при кастрации, ее прикрывают пальцем руки.
Думаю, что ни у кого не встает вопрос о социальном неравенстве цены на семена различных гибридов. Процесс трудоёмкий и затратный. Однако, имеет смысл за него платить. Рентабельность от таких семян в десятки раз выше, чем затраты на их покупку. Это хорошо усвоили фермеры на Западе и поддерживают профессиональное семеноводство, да и к тому же – это во многом определяет уровень жизни в стране.