Обработка растений колхицином метод селекции
Обновлено: 07.07.2024
В роде Lilium L. около 100 видов, которые эволюционировали в природе и культуре в основном на диплоидном уровне. У большинства из цитологически исследованных видов 2n=24, и только у L. lancifolium Thunb., L. rhodopaeum Delip., L. szovitsianum Fisch. et Ave-Lall. в природе обнаружены триплоидные (3n=36) цитотипы [1].
Перспективным направлением в селекции лилий является полиплоидизация. Обработав семена, чешуи, проростки, точки роста, цветки специальными химическими веществами или воздействием физических приемов в определенной фазе развития растения (температура, влажность воздуха и т.д.), можно вызвать генетические изменения в клетках растения, когда в них меняется число хромосом [2].
Тетраплоиды отличаются от исходных диплоидных особей по следующим признакам: более плотные (толстые) листочки околоцветника и листьев, прочный, твердый стебель (обуславливают более долгую сохранность цветоносного побега в срезке), устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды, в том числе к вирусным болезням, высокая продуктивность. У полиплоидных лилий больше пыльца (по размеру) и устьица листьев. К существенным преимуществам тетраплоидов относится и то, что трудности, которые возникают при скрещивании отдаленных групп (разделов) лилий, легче преодолеть на уровне тетраплоидов, чем диплоидов [1, 3, 4].
Чаще всего для получения полиплоидных форм применяется алкалоид колхицин. Колхицин относится к так называемым ядам веретена: он парализует веретено деления, вследствие чего становится невозможным расхождения дочерних хромосом к полюсам и они остаются в одной клетке. В результате образуется клетка с удвоенным числом хромосом [1].
Надо достичь того, чтобы в клетку, которая делится, попало такое количество алкалоида, которое могло бы блокировать деление хромосом в нужной фазе. Если колхицина мало, его влияние не проявится или, в исключительном случае, появятся анеуплоидные клетки. Однако, в большинстве случаев применяется достаточно высокая концентрация колхицина, так что чаще всего происходит передозирование. Известно, что воздействие колхицина улучшается при высоком pH, то есть в растворе со слабо щелочной реакцией. Повышение температуры раствора отрицательно влияет на действие колхицина [2].
Через год после посадки луковичек отросшие растения находились в различных возрастных состояниях - ювенильном, вергинильном или молодом генеративном (Отрада, Royal Delight, Новелла). Особи сорта Отрада, обработанные колхицином, имели более крупные и плотные листья, лепестки околоцветника, пестик по сравнению с исходной диплоидной формой. Анализ длины замыкающих клеток устьиц (ДЗКУ) выявил: у диплоидных растений сорта Отрада средние параметры ДЗКУ были равны 66 мкм, у колхицинированных особей на том же сорте - на 48,5 % больше (98 мкм).
Генеративные экспериментальные особи сортов Royal Delight и Новелла в первый год цветения не проявили ярко выраженных отличительных признаков по сравнению с исходными формами. Не обнаружено контрастных различий и по ДЗКУ. Молодые особи других сортов по признаку плоидности не анализировали.
Таким образом, из растений, развившихся в результате обработке чешуй раствором колхицина, особи сорта Отрада отличались от исходных форм некоторыми морфологическими, анатомическими признаками и уровнем плоидности, имели короткий прегенеративный период (зацвели на следующий год после посадки луковичек). Некоторые экспериментальные особи сортов Royal Delight и Новелла не отличались от исходных. По-видимому, полиплоидные луковицы-детки обладали невысокой жизненностью и зимостойкостью; в основном, отрастали побеги из луковичек, не подвергшихся полиплоидизации. Растениям, сформировавшиеся при участии колхицина, следует обеспечивать более благоприятные для роста и развития условия.
Для увеличения выхода полиплоидных луковиц-деток следует индивидуально к каждому виду или сорту подбирать сроки обработки чешуй раствором колхицина (на какой день после их отделения от донца).
Задания Д8 № 21745
Установите соответствие между результатами селекции и методом, которым были достигнуты эти результаты: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
А) выведение гетерозисной кукурузы
Б) получение чистых линий гороха
В) обработка растений колхицином
Г) выведение пшеницы Новосибирская 67 после облучения рентгеновским лучами семян исходного сорта
Д) выведение пшенично-ржаного гибрида Тритикале
1) радиоактивый мутагенез
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Радиоактивый мутагенез: выведение пшеницы Новосибирская 67 после облучения рентгеновским лучами семян исходного сорта; получение мутантных грибов-дрожжей при воздействии на исходную культуру радием. Гибридизация (скрещивание): выведение гетерозисной кукурузы; получение чистых линий гороха; выведение пшенично-ржаного гибрида Тритикале. Химический мутагенез: обработка растений колхицином.
Б) получение чистых линий гороха, ответы 1, 2, 3 не подходят. Гибридизация — это получение гибридов (гетерозигот), а чистые линии являются гомозиготами. Предлагаем заменить Б) инбридинг.
Задания, представленные на сайте, взяты из открытой базы ФИПИ, официальных тренировочных работ, реальных заданий ЕГЭ и публикуются на сайте в том виде, в котором были даны учащимся. Не видим смысла менять условие — наша задача объяснить учащимся решение.
Спасибо за внимание к нашей работе.
Наталья Евгеньевна, пользователям абсолютно безразлично, откуда вы перепечатываете задания с ошибками. Ошибки должны быть исправлены. В противном случае это должностное преступление. Наши дети имеют право получить качественные знания перед итоговой аттестацией. Наберитесь смелости и исправьте ошибку на всех уровнях.
Спасибо за внимание.
Данное задание взято из тренировочной работы Статграда 2017 года. Оно корректно, соответствует школьной программе и в такой формулировке вполне может оказаться в заданиях реального ЕГЭ.
Разделяем Вашу обеспокоенность за качественное образование детей. Ваш тон допустимым не считаем. Если Вы предлагаете внести изменения в школьную программу, то мы над этим не властны.
Среди химических веществ, используемых для удвоения числа хромосом у растений, наиболее часто применяется колхицин. Колхицин – это растительный алколоид. Механизм его действия заключается в том, что проникая в делящуюся клетку он блокирует работу веретена деления, вследствие чего после удвоения числа хромосом не происходит разделения их по дочерним клеткам. Образуется одна клетка с удвоенным числом хромосом.. Удвоение числа хромосом может предусматривать разные цели. Например, восстановление плодовитости у стерильных растений (Работягов, 1987); преодоление барьера нескрещиваемости (Рудь, 1966); улучшение каких-либо свойств растений (величина плодов, изменение химического состава и др.) (Серебровская, 1974); получение новых полиплоидных форм, пригодных для использования в селекции (Dermen, 1965; Бавтуто, 1974, 1980; Лизнев, 1977 и др.).
Для обработки применяют как водный раствор колхицина разной концентрации, так и раствор колхицина в касторовом масле, глицерине, агар-агаре.
У плодовых и ягодных растений обрабатывают семена, проростки, молодые сеянцы, точки роста побегов и т.д. В результате таких обработок в большинстве случаев получают химерные растения разных типов, а иногда и гомогенные полиплоидные формы (Dermen, 1965; Лизнев, 1977; Геращенко, 1977, 1980).
В наших опытах обработка колхицином диплоидных сортов яблони была предпринята с целью получения нередуцированной пыльцы. Поэтому обработке подвергались генератативные почки в период прохождения мейоза в пыльниках.
Опыт проводили в условиях лаборатории на срезанных ветвях, поставленных в вегетационные сосуды с водой.
- Вариант 1 - контроль (срезанные ветви без обработки);
- Вариант 2 - 1% водный раствор колхицина (ветви в сосудах с раствором);
- Вариант 3 - 1% раствор колхицина в касторовом масле;
- Вариант 4 - 1% раствор колхицина в глицерине ;
- Вариант 5 - 0,5% раствор колхицина в глицерине;
- Вариант 6 - 0,5% раствор колхицина в касторовом масле.
В вариантах 3-6 раствор колхицина наносится пипеткой на каждую цветковую почку предварительно подготовленную следующим образом: лезвием безопасной бритвы осторожно, стараясь не повредить самих бутонов, удалялась верхушка цветковой почки – хитановые покровы, чашелистики и, частично, лепестки. Затем на свежий срез наносилась капля соответствующего раствора. Материал фиксировали на следующий день и далее - ежедневно, в течение всего времени, пока не завершится мейоз.
В вариантах с обработкой колхицином почти на всех стадиях наблюдаются отклонения от нормы (рис. 16). Однако нарушения, которые приводят к формированию гамет, обнаружены только в вариантах 3 и 6. В варианте 3 (1% раствор колхицина в касторовом масле) количество триад, содержащих одну диплоидную и две гаплоидных микроспоры составляет 11,3% от общего числа аномальных тетрад, в варианте (0,5% раствор колхицина в касторовом масле) – 3,2%. В остальных случаях крупные микроспоры имеют аномальное строение, что свидетельствует о явном нарушении распределения хроматина во время мейотического деления. В результате их оплодотворяющая способность снижена.
Рис. 16. Количество нарушений в ходе микроспорогенеза у яблони в разных вариантах обработки колхицином.
Для получения полиплоидов наиболее эффективны некоторые химические мутагены, колхицин. Используют также и другие химические вещества, например закись азота, аценофтен, веротрин, фенилуретан.
Колхицин действует на механизм веретена в процессе митоза, что исключает расхождение дочерних хромосом в анафазе и цитокинезе, а это приводит к удвоению числа хромосом в клетке.
В литературе описано много различных приемов (около 80) получения у растений полиплоидов путем колхицирования. Все они различаются способами введения колхицина в растение, концентрациями растворов, экспозициями воздействия, а также фазой развития растения в период обработки. Однако процесс колхицирования во всех случаях проходит одинаково.
Идентичность механизма полиплоидизации клеток и тканей обуславливает и общность их получения и отбора.
Различают митотический и мейотический тип полиплоидизации. Митотический тип связан с нарушениями митоза в соматических клетках. Мейотическая полиплоидизация связана с нарушением процессов микро- и макроспорогенеза. В практической работе чаще применяется митотическая полиплоидизация, что обусловлено большей простотой полиплоидизации меристематических тканей, находящихся в процессе логарифмического роста, из которых в дальнейшем возникают полиплоидные спорогенные ткани, дающие начало полиплоидным гаметам с нередуцированным набором хромосом.
Колхицин используют в виде растворов в воде, агаре или глицерине, а также в виде ланолиновой пасты (смесь колхицина с ланолином). Раствором колхицина (в концентрациях 0,01–0,65 %) обрабатывают семена, проростки, точки роста, цветки, соцветия и целые растения.
Эффективность полиплоидизирующего действия колхицина в значительной мере зависит от темпа деления клеток во время воздействия. Поэтому необходимо обеспечить оптимальные условия роста растений во время обработки колхицином.
Характер изменений при колхицировании зависит от фазы развития растения в момент обработки. Самое глубокое и многостороннее влияние колхицин оказывает на рост и развитие молодых растений. Особенно резкие изменения происходят при обработке прорастающих семян.
UNIVERSE БИОЛОГИЯ ЕГЭ 2021 запись закреплена
8. Установите соответствие между результатами селекции и методом, которым были достигнуты эти результаты: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
А) выведение гетерозисной кукурузы
Б) получение чистых линий гороха
В) обработка растений колхицином
Г) выведение пшеницы Новосибирская 67 после облучения рентгеновским лучами семян исходного сорта
Д) выведение пшенично-ржаного гибрида Тритикале
Е) получение мутантных грибов-дрожжей при воздействии на исходную культуру радием
1) радиоактивый мутагенез
2) гибридизация
3) химический мутагенез
Ответы пишем в комментариях через 10 точек.
Читайте также: