Полиплоидия как метод селекции

Полиплоидами Называют формы с кратно увеличенным числом хромосом исходного вида. Среди полиплоидов различают автополиплоиды и аллополиплоиды. Автополиплоиды образуются при увеличении числа хромосом за счет одного генома, т. е. без предварительной отдаленной гибридизации. Аллополиплоиды возникают при кратном увеличении числа хромосом у форм, содержащих разные геномы (при отдаленной гибридизации). Если объединены хромосомные наборы двух видов или родов, то возникший в результате удвоения числа хромосом полиплоид называют амфидиплоидом.

В зависимости от того, во сколько раз у полиплоидных форм увеличено число хромосом, их называют тетраплоидами (четырехкратный набор хромосом), гексаплоидами (шестикратный) или октоплоидами (восьмикратный). В результате скрещивания тетраплоидной формы с диплоидной получают триплоиды, содержащие тройной набор хромосом.

Лучшие результаты получаются при переводе на полиплоидный уровень видов с небольшим числом хромосом. У видов с большой степенью плоидности полиплоиды часто оказываются менее ценными. У многих существующих форм оптимальный уровень плоидности, уже достигнут, и повышение его приводит к отрицательным последствиям. Таковы 42-хромосомные виды пшеницы, хлопчатник, люцерна, картофель, овес.

Очень велика роль генотипа, сорта. Например, для полиплоидизации были привлечены очень многие сорта гречихи, но лишь единичные из них дали практически ценные полиплоиды.

Полиплоидия индуцируется целым рядом веществ. Особенно хорошо действует колхицин, которым обрабатывают прорастающие семена, молодые растения или цветоносные побеги, погружая их в раствор. Иногда колхицин наносят в виде пасты или с помощью ватных тампонов на точку роста, путем инъекций вводят его в стебли и т. д. Концентрация колхицина в зависимости от особенностей объекта и способа обработки колеблется от 0,01 до 1%, а экспозиция — от нескольких часов до нескольких суток.

Предварительный отбор предполагаемых полиплоидов ведут по внешнему виду обработанных растений. Например, у сахарной свеклы полиплоиды виделяются более округлыми темно- зелеными листьями с короткими и широкими черешками. Клетки у полиплоидов большего размера. У отобранных растений подсчитывают число хромосом. Все тетраплоидные формы размножают в условиях строгой пространственной изоляции от диплоидных форм.

Полиплоидные формы отличаются от диплоидных мощным развитием вегетативной массы, большим ростом. Соцветия, цветки, пыльца и плоды у них также значительно крупнее. Нередко полиплоиды характеризуются повышенным содержанием белка, сахара, крахмала и других запасных веществ. Но деление клеток у них замедлено, вследствие чего вегетационный период продолжительнее.

Основной недостаток полиплоидов — меньшая озерненность колоса, вызываемая частичным понижением плодовитости вследствие ненормального протекания мейоза. Многократными отборами удается повысить озерненность полиплоидных форм. У ряда перекрестноопылителей, например, у ржи, тетраплоидные сорта формируются путем переопыления тетраплоидных форм различного происхождения.

Легче вести работу с полиплоидами у тех культур, у которых нас интересует только урожайность вегетативной массы. Так, в Швеции и других странах широкое распространение получили тетраплоидные сорта клевера лугового. Они дают значительно более высокие урожаи зеленой массы, чем диплоидные формы. Общий их недостаток — высокая влаголюбивость и особенно пониженная семенная продуктивность, вследствие чего семена у них более дорогие. Это сдерживает их распространение

Наибольшие практические успехи достигнуты в селекции автополиплоидов озимой ржи. По этой культуре районирован целый ряд хороших тетраплоидных сортов. Наиболее широко районирован сорт Белта, выведенный Н. Д. Мухиным. В СНГ впервые в мире районировано несколько тетраплоидных сортов гречихи, превосходящих диплоидные формы по урожайности, массе и качеству зерна.

Районировано несколько полигибридов (триплоидов), сахарной свеклы. Важнейшее их преимущество перед диплоидными сортами — сочетание повышенной урожайности с повышенной сахаристостью корнеплодов и, следовательно, значительно больший сбор сахара с единицы площади. Получены также ценные тетраплоидные формы райграса, клевера ползучего и других культур.

У тетраплоидных растений при опылении их пыльцой диплоидов уже в год опыления резко увеличивается череззерница. Поэтому и семенные, и производственные (товарные) посевы тетраплоидов требуют строгой пространственной изоляции от диплоидных форм.

В последнее время в практической селекции находят применение новые методы и приемы, объединяемые общим названием «биотехнология»: получение гаплоидных форм, культуры эмбрионов, тканей и клеток, метод слияния протопластов, приемы генной инженерии и др. В некоторых селекцентрах и специализированных научно-исследовательских институтах освоены методики, позволяющие регенерировать полноценные растения из отдельных участков тканей растений и даже из отдельных клеток, в том числе из пыльцы. Причем можно регенерировать как растения, совершенно идентичные по генотипу исходной форме, так и растения с существенными генетическими изменениями. Методы генной инженерии позволяют вводить в генотип сорта целые группы генов или отдельные гены, контролирующие те или иные свойства и признаки, целенаправленно создавая, таким образом, совершенно новые формы. Эти методы позволяют быстрее создавать разнообразие исходного материала, получать формы с заданными характеристиками. Ряд приемов и методик дает возможность быстро получать гомозиготные, не расщепляющиеся в потомстве растения. Это резко сокращает сроки выведения новых сортов, получаются сорта, более устойчивые против болезней и вредителей.