Друзья, у нас снова очень полезная для и для практических садоводов, и для наших прекрасных деток на ЕГЭ тема. Это гибриды и гетерозис.
Ну, про гибриды мы все знаем, что они есть. Но всё-таки давайте ещё раз проговорим, что это такое. Чисто чтобы знания наши упорядочить.
Гибриды и дети гибридов
Мы как раз с ребятами вот прямо сегодня изучаем гибриды и гетерозис. Суть там в том, что очень часто гибридное потомство лучше родителей.
Что такое гибрид? Это, по определению, потомок двух разных чистых линий.
Чистые линии, или, у растений, сорта - это организмы, которые имеют устойчивые признаки и не дают никакого расщепления в потомстве. А то что это такое - посеешь одно, а вырастет неизвестно что? Нет, в сортах такого быть не должно!
Как добиваются этого? Ну, упорным трудом! А именно - многими самоопылениями. Вчера видео смотрела от Семян Алтая, там про сорт перца рассказывали, который в прошлом году вошел в их ассортимент. Так вот, добивались чистоты признаков 22 года. Это вам не баран чихнул! Вот она, классическая советская селекция.
Немножко генетики
Сейчас будет немножко генетики. Совсем немного! Для самых смелых! Но зато мы с вами вспомним самое основное, и сразу будет понятно. С Ламой-то? Ха, вообще ничего не бойтесь!
Гены и хромосомы
Вы же знаете, что за признаки отвечают гены, и этих генов у нас два набора - от мамочки и от папочки. Гены у одинаковых организмов все абсолютно одинаковые! И их одинаковое количество! Например, ген цвета лепестков. А есть еще, например, ген высоты. Но обязательно должен быть и один, и другой! А то как же? Цвет есть, а высоты нет? Ну, так не бывает! Ну и ещё миллион-другой разных генов.
Например, у растения-мамы было 2569987 пар разных генов. Каждый ген же в двух экземплярах! Поэтому у организма мы говорим о парах генов. И такие организмы, у которых все гены парные, называют диплоидными.
И у растения-папы генов в точности столько же! 2569987 пар.
Но если они растению-детке передадут все свои гены, так у него их в два раза больше будет! 5139974 штуки. А это явно перебор! А у растения-внука? 10279948! Ужас! Нет, так дела идти не могут. У детей должно быть ровно столько генов, сколько у родителей.
Поэтому, прежде чем приступить к самому важному, родители уполовинивают свои гены - разбирают по разным корзиночкам. Да не просто так, а чтобы из каждой пары в корзиночку попало по одному. Такие наборы называют гаплоидными. Важно только, чтобы в такой набор попал каждый ген, и был он только в одном экземпляре.
Гаплоидные наборы генов содержат половые клетки - гаметы.
Если бы гены были как крохотные шарики, сами по себе - ох, представьте, как туго делящейся клетке пришлось бы! Сидеть, 2569987 пар вручную разбирать. Как бедной Золушке! К тому же, у клетки ручек-то нет. И глазок тоже нет. Как их там различить, эти гены? Как их разобрать?
Но Золушке птички, как мы помним, помогли - а растениям-родителям, да и другим организмам, жизнь сильно облегчает тот факт, что гены у нас объединены в хромосомы - как бусинки в бусики. В каждой хромосоме тысячи генов! А самих хромосом всего ничего. И, что самое удобное, в хромосоме каждый ген в одном экземпляре. Зато каждая хромосома сразу имеет вторую, парную хромосому. И тогда точно генов тоже будет каждого по два. Ну круто же.
У человека, например, 46 пар хромосом. А у плодовой мушки-дрозофилы так вообще всего 4 пары. И получается, что надо не 2569987 пар малюсеньких шариков по разным гаметам расфасовать, а всего 46 пар довольно крупных бус-хромосом. Или вообще 4 пары. Удобно же! Уф, как хорошо придумали! Раскидали из каждой пары хромосом по одной в каждую корзинку - вот тебе и гаплоидный набор готов. Можно размножаться.
Из двух гаплоидных наборов - от папочки один, и от мамочки один - как раз и получится нормальный диплоидный набор растения-детки.
Гены и их аллели
Но вернемся опять к генам. Но уже не будем все 2569987 рассматривать. Возьмем один. И назовём его буквой А. Но признаки, которые этот ген обозначает, тоже ведь могут быть разные! Например, цвет. Он может быть и красный, и синий. А ещё розовый, малиновый, белый, лиловый, пурпурный... За эти признаки отвечают одинаковые гены - гены цвета лепестков, но разные их варианты. Такие варианты генов называются аллели. Но у одного растения - только один цвет. И будет он получаться от двух аллелей одного гена - папиного и маминого. Если они одинаковые - то и проблем нет. От мамы красный - и от папы красный. Это и есть чистая линия! А генетики говорят - ген гомозиготный.
А если они были разные? Ну тут уж кто круче, тот и проявится! В нашей задачке пусть красный круче будет. Ну тогда от красного и синего родителей всё потомство будет красное. Тогда генетики говорят, что красный аллель доминирует над синим. То есть побеждает его в потомстве. И обозначают его большой буквой. Ну, пусть буквой А. А синий тогда будет обозначаться маленькой буквой, а.
Тогда чистолинейная мама будет обозначаться АА, а чистолинейный папа - аа. Такая ситуация называется гомозигота - оба аллеля гена одинаковые.
Когда они, перед размножением, будут делить свои гены по корзинкам, то у мамы они будут все одинаковые (А), и у папы тоже все одинаковые (а).
А детке-то - смотрите! Достанутся разные! А от мамы, а от папы. И у детки будет Аа.
Но мы знаем, что красный аллель круче синего, и детка будет с красными цветами. Но вы же понимаете, что в этом красном будет потаённо сидеть папин синий аллель - хотя и проявляться он не будет? Такая ситуация, когда организм несёт разные аллели одного гена называется гетерозигота (Аа).
Это мы посмотрели упрощенный случай с одним-единственным геном.
Сорт и гибрид с точки зрения генетики
А теперь перенесёмся к целому организму. У которого полным-полно генов. Вот когда все эти гены гомозиготные - тогда это чистая линия, или сорт. В нём расщепляться-то нечему. И сколько не получай семена с такого растения, никакого расщепления не будет. Правда с одной существенной оговоркой - переопыления быть не должно. В идеале, семена надо брать от самоопыления. И если мы реально хотим подстраховаться, то мы заранее закроем бутоны (нераскрывшиеся цветки) бумажным пакетиком, чтобы никакая шальная пчела не принесла нам чужой пыльцы. И тогда точно получим то, на что рассчитываем.
Конечно, в массовом семеноводстве не парятся с пакетиками. Просто массово сеют сорт, предполагая, что залётные пчелы туда не пролезут. Но они могут пролезть, и поэтому всё равно сюрпризы случаются.
А у нас, в маленьких теплицах или на грядках, где всё растет вперемешку, такой перенос пыльцы очень вероятен. Потому, если долго собирать семена со своих растений, всегда можно получить что-то не такое, как родители.
Но мы можем сделать переопыление специально! Скрестим, например, растения из двух чистых линий. И тогда у таких растений много генов будет гетерозиготными. Но не все. Потому что возможно, что какие-то гены и у мамы, и у папы были одинаковыми. Генов-то много! Гены цвета лепестков, высоты растения, чего-то ещё окажутся разными, а ещё 2569985? Многие из них мы даже и не знаем, за что отвечают.
Но так или иначе, если есть гетерозиготные гены, хоть один - тогда это гибрид. Потомок от скрещивания чистых линий. Откуда-то же взялся этот гетерозиготный ген!
Постойте, но если в гибриде доминантный аллель все равно подавляет рецессивный, то чем этот гибрид будет отличаться просто от чистой линии с этим доминантным признаком? Как в нашем примере, он же будет все равно иметь красные цветки, да и всё!
Всё да не всё. Признак-то не один. По цвету - да, но по другим генам весьма вероятно, что новое сочетание признаков даст нам совсем другое растение. Хотя и цветущее, как и мама, красными цветками. Это раз. Ну и закономерности наследования признаков редко бывают такими простыми, как я рассказала, это два-с.
В общем, есть одна такая очень полезная для нас закономерность. Если в организме много гетерозиготных генов, это хорошо. Такой организм круче, выносливее, здоровее - и вообще, молодчик!
Это явление и называется гетерозис - резкое возрастание качества гибридов первого поколения. Но для этого надо, чтобы много, оооочень много генов стали герезиготными. А не только один.
Гетерозис, или почему курица по-английски "чикен"?
В идеале, все гены гетерозисного организма должны быть гетерозиготными. Но в реальности мы можем отследить, конечно, только какую-то их часть. Чем больше гетерозигот, тем круче эффект гетерозиса.
Самый простой пример гетерозиса мы видим каждый день в магазине. Это бройлерные цыплята. Это никакие не монстры, не ГМО, не химия и не гормоны. Это просто очень долго и тщательно отобранные чистые линии родителей, которые при гибридизации в первом поколении дают такой потрясающий результат. Что для этого надо? Надо, чтобы как можно больше генов в одной и другой линии были представлены разными аллелями.
Вот смотрите. У нас две чистые линии. Все гены в них гомозиготные (написаны либо только маленькими, либо только большими буквочками). Но гетерозиготными в гибридном потомстве будут только те, Что в родительских линиях были разными - у мамы доминантными, например, а у папы рецессивными. Такие гены помечены на рисунке красным. Если же у обеих родителей они были одинаковыми, то и у гибрида они будут такими же.
Это на бумаге всё просто. А в реальности нужно провести целую кучу скрещиваний, чтобы вывести правильные родительские линии. Это многолетний труд очень серьёзных селекционных фирм. Такие линии, конечно, запатентованные, и гибридное инкубационное яйцо от них продают за хорошие иностранные деньги. И таких фирм в мире две, что ли. И они весь мир обеспечивают инкубационным яйцом, из которого выводятся бройлеры. Да, и наши бройлеры, хоть Новосибирской птицефабрики, хоть Октябрьской, хоть какой другой, выведены из импортного инкубационного яйца.
Мы, маленькие когда были, всё не понимали, почему в английском курица называется "чикен" - цыплёнок. А вот именно поэтому. Потому что они там кур-то не едят. То, что они - и мы теперь - едим, это бройлеры, которые в месяц весят как здоровенный годовалый петух.
И при этом огромные бройлеры из магазина - это именно цыплята, а не куры. Ну сравните - или месяц выращивать, или 12 месяцев? Даже с учетом дорогого импортного яйца всё равно выгодно! И мясо у них мягкое и нежное, у таких цыплят. Как белок от варёного яйца.
И вкуса и навара от него примерно столько же, как от варёных яиц. Нет, если мы хотим вкусный куриный бульон, тогда бройлерный чикен нам не поможет. Тогда надо купить нормальную суповую курицу, которая синяя и жилистая, и выглядит так, будто померла своей смертью в конце марафонской дистанции. И варить ее надо два часа в скороварке, зато бульон... О, это райское наслаждение, а не бульон.
У нас тоже ведутся работы по выведению хороших бройлеров. Но они пока далеки от такого результата, так импортные. Это реально надо много лет и много денег.
Дети гибридов
А почему бы тогда не вырастить бройлеров и не получить от них-то потом цыплят?
А вот почему. Если вернуться к нашим синеньким и красненьким растениям, то потомство от скрещивания двух гибридных растений с красными цветками будет и красное, и синее. Причем синих будет примерно четверть.
Ну и что, скажете вы. Всё равно же красных будет аж три четверти!
Это так, да не так. Во-первых, как мы уже говорили, далеко не все признаки наследуются так просто. Но куда серьёзнее, что расщепление начнется не только по каким-то одним генам, а по всем. И то уникальное сочетание, которое дало нам эти замечательные гетерозисные факторы, разрушится. Причем непредсказуемо разрушится! Это и есть эффект исчезновения гетерозиса при скрещивании гибридов.
Просто гибрид - и сложно гибрид (гетерозисный)
Понимаете? Гибрид гибриду рознь. Если это был просто какой-то такой гибрид для красивого цвета - это одно. Ну, будет в потомстве расщепление по цвету, переживем. Но если это был сложный дорогой гибрид, у которого много генов были гетерозисные - то при скрещивании таких гибридов мы получаем не просто расщепление - мы теряем эффект гетерозиса!
От скрещивания гетерозисных родителей потомки будут всякие разные. Некоторые внешне будут даже и ничего. Многие признаки мы даже и не заметим сразу, что пропали. Например, ранние сроки созревания, или устойчивость к вирусам, или грибкам, или к высоким температурам, или к низким, или к полеганию, или к вытягиванию, или аромат, или острота, или ещё сотня признаков. И когда мы сеем, например, семена из магазинных гибридных перцев, мы такую рулетку получаем. Если у нас поле перца и 12 месяцев лета, то там без разницы! Что-то да обязательно вырастет. Но если мы сеем пять растений и лето у нас малоснежное и приходится на среду, то нам лучше бы посеять семена с известными признаками, а не так чтобы потом одно кривое, одно косое, а два расцвели в октябре. А главное - для чего, друзья? Сэкономить 100 р на семенах, выращивать рассаду, потом перцы, поливать, полоть, укрывать - и рисковать потом получить пшик? Смысл? Да ну её, такую экономию.
Сорт или гибрид?
Ну ладно, решили мы покупать семена. И тут возникает вопрос - что выбрать? Сорт или гибрид? И эти вопросы уровня примерно вопроса про курицу и яйцо, что было раньше (опять эти курицы!). Вечные вопросы. Но вот что можно сказать совершенно точно. Семена сорта дешевле. Иногда сильно дешевле. Потому что для их получения всю работу уже давно проделали селекционеры. И теперь надо просто вырастить растения самоопылением, и просто собрать нормальные вызревшие семена и просто нормально их упаковать без пересорта но у нас умудряются закосячить и тут. И с сорта мы тоже можем получить семена. И сэкономить уже эти несчастные 50 или 100 рублей.
А гибриды? Смотрите, что надо сделать для получения гибридных семян. Не выведения гетерозисных растений, а именно получение семян для продажи! Нужно посеять исходные чистые линии (а значит, должны быть их семена), дождаться, пока на них заложатся бутоны, аккуратно пролезть в них и удалить зарождающиеся тычинки, чтобы не повредить пестики. А они не сразу все появятся - надо караулить и делать так изо дня в день! Потом, когда такие стерилизованные цветки расцветут, вручную опылить их пыльцой нужного растения (проследить, чтобы это растение расцвело и как раз в это время дало пыльцу), закрыть бумажным пакетом, чтобы никакая другая пыльца в них не попала, вырастить с них плод - и уже потом просто собрать нормальные вызревшие семена и нормально их упаковать без пересорта. Понятно, что эту работу не доверишь простым сезонным рабочим за плошку риса, это должен делать квалифицированный специалист. Да ещё и семян гибридный плод может завязать не то чтобы много. Вот отсюда и цена. Потому что - высококвалифицированный ручной труд, друзья. А высококвалифицированный ручной труд - это всегда дорого. И это не просто во время выведения гибрида. Так надо делать каждый год для получения семян.
Ну теперь вы понимаете, надеюсь, почему за гибридные семена просят денег?
F2
Иногда в продаже можно увидеть семена второго поколения гибридов. Они маркируются обозначением F2. Стоят такие семена дешевле гибридов, а вырастает из них часто плюс-минус то же. У меня пеларгония, например, такая - дансер F2. И на пакетике было две расцветки - красная и белая. Но расщепление и, что хуже, снижение уровня признаков вы получите точно. Растение будет не такое компактное, не такое ладненькое, как F1. Они будут все немного разные - даже не по цвету, а по характеру роста. Из 5 штук у меня были две белые, три красные. Одна росла палками, две были приличные компактные кустики, две тоже довольно неплохие, но высокие. А вот хорошего пышного цветения от них я так и не дождалась. Ни с одного! Да, цветки у красных были очень насыщенные, яркие - но распускались постепенно, цветоносы были и длинные, и короткие, в соцветии цветочки тоже не торопились распускаться - пока одни уже отцветают, вторые ещё в бутонах. И за три года огромной цветущей шапки так и не вышло. Как опыт выращивания пеларгонии из семян - зашло. Но результат за три года мог бы быть и получше. Если бы я купила дорогие гибридные семена или взяла черенок от нормального растения. Потому что вегетативные гетерозисные потомки не отличаются от родителей.
Решение заглавной задачи
А, задачка-то! Ну так вы уже и сами с лёгкостью это решение мне скажете.
Последовательность событий, происходящих при получении гетерозисных организмов:
1. Многократное самоопыление родительских растений (для выведения чистых линий).
2. Получение гомозиготных линий.
3. Скрещивание организмов двух разных чистых линий.
4. Получение высокопродуктивных гибридов.
5. Поддержание полученного эффекта гетерозиса в ряду поколений вегетативным размножением высокопродуктивных гибридов.
Всё. Мы теперь знаем, что надо делать с гибридами. Размножать вегетативно, если это возможно, или уже просто покупать нормальные семена или там яйца. Жалко только, что куры на грядках не растут.
Надеюсь, было не скучно. И хотя бы местами полезно!
Ваша лЛ.