Индуцирование полиплоидии в свою очередь проводится тремя способами:
Воздействие нагреванием, высушиванием или холодом. Удвоение соматических хромосом таким путем происходит довольно часто (в 1% или более делящихся клеток). Образующиеся клетки с тетраплоидным набором хромосом обрастают вокруг тканью, и растение в целом остается диплоидным.
Индуцирование колхицином и подофиллином. Они не препятствуют делению хромосом, а подавляют только механизм образования веретена деления, при помощи которого разделившиеся хромосомы мигрируют к полюсам. Поэтому при воздействии этими веществами хромосомы делятся, но не расходятся к полюсам, и диплоидная клетка превращается в тетраплоидную. Колхицин используют в качестве мутагена чаще, чем подофиллин. Обычно его применяют в виде слабого (ОД - 0,5% -ного) водного раствора в течение нескольких часов или дней. Колхицин влияет на любую активно растущую ткань, например на клетки кончика корня или прорастающее пыльцевое зерно. Обработка колхицином часто заканчивается образованием миксоплоидов, или "химер", имеющих и диплоидные, и тетраплоидные ткани. Миксоплоиды могут быть разных типов: одна ветвь тетраплоидная, другая-диплоидная, или верхушка листа диплоидная, а основание тетраплоидное. Если верхушка листа тетраплоидная, а основание диплоидное, то оно растет быстрее и лист заворачивается вверх, если наоборот, то лист заворачивается вниз.
Получение триплоидов из семян. Триплоидные растения древесных видов характеризуются быстрым ростом. Поэтому получение тетраплоидов для последующего перевода их в триплоиды скрещиванием с диплоидоми становится распространенным направлением селекции на гетерозис. Так, в Северной Европе в больших количествах выращивают триплоидные деревья осины, которые получают в результате скрещивания женских клонов тетраплоидных растений с одним из диплоидных мужских клонов. Эту работу, как правило, проводят в теплицах. Дополнительно к этому практикуют посадку одного тетраплоидного клона в центре естественных насаждений мужских диплоидных особей. На деревьях женского клона семена будут триплоидными.
Гаплоидные особи образуются в результате самопроизвольного деления неоплодотворенной яйцеклетки. Такие формы обнаружены как у голосеменных, так и у покрытосеменных. Однако гаплоидные формы древесных пород в селекции не применяются, так как они нежизнеспособны.
Из неоплодотворенных яйцеклеток индуцируют развитие партеногенетических особей после опыления их заранее инактивированной пыльцой. Среду для культуры тканей обычно готовят из агара с добавлением веществ, стимулирующих рост: сахарозы, аминокислот, гормонов растений, минеральных веществ, экстрактов пыльников. Температурный режим и свет - важнейшие факторы при культуре тканей растений. Пыльцевые зерна в культуру тканей берут в период, когда генеративное и вегетативное ядра начинают одновременно делиться. При этом имеется большая вероятность образования триплоидных эмбрионов, чем гаплоидных.
Такие методы успешно используются при работе с травянистыми растениями. Это дает основание полагать, что эти методы можно будет применять и при работе с древесными породами (Любавская, 1982).
Одним из важнейших путей изучения культурных растений, занимается генная инженерия. Она направлена на создание новых форм и сортов растений с наследственно закрепленными хозяйственно ценными признаками. Методы генной инженерии обеспечивают высокую точность передачи признаков, в результате сроки получения новых форм и сортов сокращаются.
Актуально применение методов генной инженерии к древесным породам, для которых полученные растения с новым признаком традиционными методами селекции требуют несколько десятков лет. Выполнение гибридного анализа, при работе ДНК древесных растений связано с определенными трудностями. В частности очень большой размер генного ряда виды хвойных растений (Колесниченко, 1989).
Генно-инженерные работы включают две главные группы методов:
Инокулирование растений культурной агробактерией и культивирование эксплантов или протопластов с культурной агробактерией
Эти методы основаны для природного способа инфицирования растения агробактериями. В этом случае эффективность трансформации в значительной мере определяется способностью использования трансформировать данный вид растения.
Методы по культивированию позволяют получить большое количество трансформированных клеток и тканей в строго регулирующих условиях. В отличии от методов инокулирования данные методы требуют регулярного контроля. Методы прямого переноса ДНК в растение. В работе с этим методом необходимо добиться иммобилизации клеток, для чего применяют следующие способы: закрепление клеток в огаре; обработка стеклянной поверхности полиплоидами; использовать присасывающие пипетки. В отличии от других методов прямого переноса ДНК путём микроинъекции возможен перенос целых хромосом.
Инъекции ДНК в молодые цветоносные побеги. Этот метод связан с предыдущими, но в отличии от него перенос ДНК производится не в протопласте или клетки, а в целые растения.
Электропорирование применялось для введения "химерного" гена хлорофениколацетилтрансферазы в протопласты ряда двудольных и однодольных растений.
Химические стимуляторы для введения ДНК в клетки растений используют полиэтиленгликоль и поливиниловый спирт. Эти вещества при высоких значениях pH и наличии ионов Ca индуцируют протопласты к поглощению чужеродной ДНК.
Высокоскоростной микроснаряд для переноса ДНК. Основан на способности молекулярных титановых и вольфрамовых частиц с напыленной на них ДНК на большой скорости через мембрану и проникать в клетку не вызывая ее гибель. Перенос ДНК рибосомами (Колесниченко, 1989).
В результате проведенных мной исследований, можно говорить о лиственнице, как об очень ценном дереве, имеющем большое значение в народном хозяйстве.
Она является породой быстрорастущей, оставляя позади сосну и ель. При отборе лиственницы сибирской по коррелятивным признакам можно использовать показатели водного режима хвои, щелочность золы из хвои, электрическое сопротивление клеток.
Виды лиственницы легко скрещиваются между собой. Особенно важны гетерозисные гибриды, отличающиеся более быстрым ростом в сравнении с родительскими видами или отдельными особями одного вида. Такие гибриды были получены в результате скрещиваний лиственницы сибирской с лиственницей японской, лиственницы сибирской с лиственницей европейской и т.д. При контролируемом скрещивании лиственницы сибирской использовалась схема частичного диалельного скрещивания, опыление смесью пыльцы и свободное опыление. Из общего числа полученных семян только 19,4% были полнозернистыми.
Лиственница – дерево однодомное, ветроопыляемое. Цветет лиственница сибирская одновременно с распусканием хвои в мае. Женские и мужские стробилы располагаются по всей кроне на одних и тех же ветках. Семена созревают в сентябре того же года и разлетаются.
В результате обработки семян лиственницы химическими мутагенами повышается их грунтовая всхожесть, сохранность семян, усиливается рост и ветвление корней. Стимуляция линейного роста надземной части растений обнаруживается к третьему году вегетации.
В настоящее время известны три - и тетраплоидные формы лиственницы сибирской. Тетраплоидная форма обычно имеет угнетенный рост, но при последующем скрещивании их с диплоидами образуется триплоидное потомство с эффектом гетерозиса.
1. Абаимов А.П., Коропачинский И.Ю., Лиственницы Гмелина и Каяндера, Новосиб., 1985.148с.
2. Альбенский А.В. Селекция древесных пород и семеноводство. М., Л.: Гослесбумиздат, 1959.306с.
3. Бобров Е.Г., История и систематика лиственниц, в кн. "Комаровские учения", вып.25, Л., 1972.25с.
4. Гуляев Г.В. Генетика: Учеб. для с. -х. вузов.3-е изд. М.: Колос, 1984.360с.
5. Дылис Н.В., Лиственница Восточной Сибири и Дальнего Востока. Изменчивость и природное разнообразие. М., Наука, 1961.210с.
6. Дылис Н.В., Лиственница. М.: Лесн. Пром-сть, 1981.96с.
7. Ирошников А.И. Изучение полиморфизма популяций древесных пород // Лесная генетика, селекция и семеноводство. Петрозаводск: Карелия, 1970. С.80-85
8. Ирошников А.И. Селекция хвойных пород Сибири / Институт леса и древесины. Красноярск, 1978. 190с.
9. Колесниченко В.Н. Проблемы и перспективы генно-инженерного улучшения лесных древесных растений // Генетика и селекция в лесоводстве. - М., 1991. - с.50-55
10. Коровин В.В. Биология. Уч. Пособие.2-е изд., испр. и доп. – М.: МГУЛ, 2001. 199с.
11. Круклис М.В., Милютин Л.И. Лиственница Чекановского. – М.: Наука, 1977.210с.
12. Любавская А.Я. Лесная селекция и генетика. М.: Лесн. Пром-сть, 1982.285с.
13. Поздняков Л.К., Даурская лиственница, М., 1975.153с.
14. Тимофеев В.П. Роль лиственницы в поднятии продуктивности лесов. М., Изд-во АН СССР, 1961.160с.
15. Тихомиров В.Н., Коропачинский И.Ю., Фалалеев Э.Н., Лиственничные леса Сибири и Дальнего Востока, М. – Л., 1961.352с.
16. Тренин В.В. Введение в цитоэмбриологию хвойных. Петрозаводск, 1988. 152с.