Od davnina ljudi su bili fascinirani ljepotom i raznolikošću okolnih biljaka, posebno cvijeća. Njihova aroma i nježnost u svim dobima bile su oličenje ljubavi, čistoće, ispoljavanje osjećaja. Postepeno je osoba shvatila da ne može samo uživati u postojećim pogledima na ova prekrasna stvorenja, već i sudjelovati u njihovom formiranju. Tako je započela era oplemenjivanja biljaka, što je dovelo do proizvodnje novih vrsta sa potrebnijim i važnijim karakteristikama u geno- i fenotipu. Dvije nauke koje zajedno rade na ovom pitanju uspjele su postići fantastične rezultate do sada - to su genetika i botanika.
Botanički predmet
Botanika je nauka koja proučava sve što je povezano sa biljkama. To su oni:
- morfologija;
- genetika;
- fiziologija;
- anatomija;
- sistematika.
Ova disciplina pokriva sve aspekte života predstavnika flore, od unutrašnjih procesa disanja, razmnožavanja i fotosinteze do vanjske raznolikosti fenotipskih osobina.
Ovo je jedna od najstarijih nauka, koja se pojavila zajedno sa razvojem čoveka. Zanimanje za stvorenja koja rastu oko njega, tako da ukrašavaju okolni prostor, oduvijek je bila kod osobe. Osim toga, osim ljepote, oduvijek je bio moćan izvor hrane, ljekovitih sastojaka, građevinskog materijala. Stoga je botanika nauka koja proučava najstarije, najvažnije, najrazličitije i složene organizme na našoj planeti - biljke.
Uzgoj biljaka
Prolaskom vremena i akumulacijom teoretskog znanja o strukturi ovih stvorenja iznutra, njihovom načinu života i procesima koji se u njima odvijaju, postalo je dostupno razumjeti kako manipulirati njihovim rastom i razvojem. Nauka o genetici uzimala je zamah, što je omogućilo proučavanje različitih objekata na hromozomskom nivou, njihovo ukrštanje jedni s drugima, dobijanje dobrih i loših rezultata i odabir profitabilnih i potrebnih. Ovo su omogućila sljedeća otkrića.
- Dvostruka oplodnja u biljkama.
- Otkriće procesa mitoze i mejoze.
- Razvoj metoda ukrštanja.
- Fenomen heterozisa, raskrsavanja i inkubacije.
- Dešifriranje genetskog koda biljaka.
- Biomolekularne studije sastava ćelija i tkiva.
- Otkrića u oblasti citologije i histologije.
Naravno, ovo nisu svi preduslovi koji su poslužili kao početak snažnog pokreta i razvoja metoda oplemenjivanja biljaka.
Ukrštanje i njegove karakteristike
Drugi naziv procesaukrštanja - hibridizacija. Metoda korištenja ovog fenomena naziva se hibridološka. Gregor Mendel ga je prvi koristio za svoje eksperimente. Svaki školarac zna njegove čuvene eksperimente na grašku.
Suština čitavog procesa je ukrštanje roditeljskih oblika jedni s drugima kako bi se dobilo heterozigotno potomstvo, koje će se zvati hibrid. Istovremeno su razvijene različite vrste prelaza. Odabiru se uzimajući u obzir individualne karakteristike sorte, vrste ili roda. Postoje dvije glavne vrste takvih procesa.
- Outbreeding, ili outbreeding. Podrazumijeva da početni roditeljski oblici ne pripadaju istoj vrsti, rodu ili sorti. Odnosno, oni nisu povezani. Ovakvo ukrštanje je jedno od najpopularnijih i najčešće dovodi do heterozisa kod uzgoja čistih linija.
- Inbreeding, ili inbreeding - blisko povezana hibridizacija jedinki koje pripadaju istoj vrsti ili rodu, sorti. Ova metoda se koristi za fiksiranje korisne osobine u populaciji, uključujući i fenotipsku. Uz višekratnu ispravno obavljenu inkubaciju moguće je dobiti genetski čiste biljne linije.
Ove vrste ukrštanja imaju uže varijante u sebi. Dakle, jedan od oblika vanbredinga je ukrštanje - hibridizacija između sorti.
Pored tipova, postoje i različite vrste ukrštanja. Njih su opisali i detaljno proučavali Mendel, Thomas Morgan i drugi genetičari prošlih vekova.
Pregledikrižanje
Postoji nekoliko glavnih tipova hibridizacije pojedinaca.
- Monohibridno, ili jednostavno. Podrazumijeva ukrštanje roditeljskih oblika sa prvim potomstvom, obavljeno jednom.
- Dihibrid - baziran na roditeljima koji se razlikuju u dva para karakteristika.
- Povratan - hibrid iz prve generacije je ukršten sa originalnim roditeljem.
- Polihibridni, ili dvostruki - jedinke prve generacije se zatim ukrštaju jedna s drugom, a kasnije s drugim sortama i vrstama.
Sve navedene varijante imaju značenje u svakoj specifičnoj situaciji. Odnosno, za neke biljke dovoljno je jednostavno ukrštanje da se dobije željeni rezultat. A za druge, složena fazna polihibridna hibridizacija je potrebna da bi se dobila željena osobina i konsolidirala je u cijeloj populaciji.
Hibridi različitih generacija
Kao rezultat bilo kakvog ukrštanja, formira se ovo ili ono potomstvo. Osobine koje je preuzeo od svojih roditelja mogu se manifestirati u različitom stepenu.
Tako su znakovi hibrida prve generacije fenotipski uvijek ujednačeni, što potvrđuje Mendelov zakon (prvi) i njegovi eksperimenti na grašku. Stoga se za postizanje istog rezultata često koristi monohibridni tip hibridizacije, koji je potreban samo u jednom trenutku.
Dalje, svi sljedeći pojedinci već kombinuju svojstva u sebi, tako da se podjela pojavljuje u određenim omjerima. Pojavljuju se recesivi, interferiraju mutacijski procesi. Stoga je najvažnije za industrijsku djelatnostčovjek, njegova poljoprivreda, je upravo prva generacija biljaka primljena.
Tipičan primjer: ako je cilj proizvesti samo žuti paradajz kao rezultat jednog sezonskog perioda, tada treba ukrstiti žuti i crveni paradajz, ali crvenu treba dobiti ranije od žutog roditelja. U ovom slučaju, prva generacija će sigurno biti ujednačena - žuti plodovi paradajza.
Međuspecifični hibridi: karakteristike
Interspecifični hibridi su oni koji su dobijeni kao rezultat vanbredinga ili udaljenog ukrštanja. To jest, ovo je rezultat parenja jedinki koje pripadaju različitim vrstama kako bi se dobila nova s unaprijed određenim karakteristikama i svojstvima.
Na ovaj način ljudi su u industriji dobili mnoge važne poljoprivredne i ukrasne biljke, a u uzgoju životinja uzgajane su mnoge nove vrste jedinki.
Primjeri sličnih organizama
Primjeri međuvrsnih hibrida među biljkama:
- hranljiva pšenica;
- tritikale - pšenica i raž;
- oblici raž-pšenične trave;
- wheat-elimus;
- nekoliko vrsta duvana i ostalo.
Ako govorimo o životinjama, onda se kao primjer može navesti i dosta predstavnika:
- hines (konj i magarac);
- ligr - lav i tigrica;
- mezhnyak - tetrijeb i golden i ostali.
Glavni problem kod ovakvih hibridizacija je taj što su potomci ili sterilni ilineodrživ. Zato su ljudi stvorili i razvili mnogo načina da eliminišu ove faktore. Uostalom, ako se dobije željeni rezultat, onda je veoma važno ne samo popraviti ga, već i uvesti proizvodnju takvih organizama u sistem.
Šta uzrokuje neplodnost kod interspecifičnih hibrida?
Uzroci ovakvih problema leže u procesima mejoze i mitoze, odnosno u anafazi, kada se hromozomi razilaze prema polovima ćelije. U ovom trenutku svaki od njih traži svoj homologni par. Ovako se formiraju cijeli hromozomi iz hromatida i formira se opći kariotip organizma.
Ali kod onih pojedinaca kod kojih je došlo do spajanja iz različitih roditeljskih oblika, mogućnost susreta s takvim strukturama je minimalna ili nemoguća. Zbog toga dolazi do nasumične kombinacije osobina i kao rezultat, pojedinci postaju neplodni ili neodrživi. To jest, geni, u stvari, postaju nekompatibilni.
Ako se okrenemo molekularnom nivou i saznamo koji je razlog neplodnosti interspecifičnih hibrida, onda će odgovor biti sljedeći: to je nekompatibilnost DNK dijelova iz jezgra ćelije i mitohondrija. Kao rezultat toga, nema konjugacije hromozoma u mejotskom procesu.
Ovo dovodi do katastrofalnih rezultata kako u uzgoju biljaka tako i u ukrštanju i uzgoju rasa i novih životinjskih vrsta. To se posebno često događa kod predstavnika flore. Dakle, možete dobiti rod hibridnih biljaka samo jednom, što je izuzetno nezgodno za razvoj poljoprivrede.
Nakon što je naučnicima postalo jasno šta je uzrok neplodnosti među vrstamahibrida, počeo je aktivan rad na pronalaženju načina za uklanjanje ovih uzroka. To je dovelo do stvaranja nekoliko načina da se eliminira sterilnost pojedinaca.
Načini za prevazilaženje neplodnosti
Glavni put koji su biolozi odabrali za rješavanje ovog problema je sljedeći. U fazi mejoze, kada se hromozomi razilaze prema polovima ćelije, u nju se unosi posebna tvar, kolhicin. Promoviše otapanje vlakana vretena (ćelijski centar). Kao rezultat toga, svi kromosomi ostaju u jednoj ćeliji, a ne padaju u različite. Sada je moguća slobodna konjugacija između homolognih parova, što znači da je proces mejoze sasvim normalan u budućnosti.
Tako potomstvo postaje plodno i lako donosi plodove u budućnosti kada se ukršta sa različitim oblicima. Najčešće se ova metoda koristi u uzgoju biljaka, naziva se poliploidija. Prvi ga je primijenio naš naučnik Karpečenkov. Tako je dobio prvi plodni hibrid kupusa i rotkvice.
Šta je razlog neplodnosti međuvrsnih hibrida, već smo saznali. Znajući prirodu problema, uspjeli smo stvoriti još dva načina da ga riješimo.
- Biljke oprašuju polenom samo jednog roditelja. Ova metoda vam omogućava da dobijete nekoliko generacija hibridnih jedinki, plodnih. Međutim, tada se osobina i dalje vraća, a jedinke ponovo postaju sterilne.
- Oprašivanje hibrida u prvoj generaciji polenom roditelja.
Danas nije stvoreno više metoda borbe, ali se radi u tom pravcu.
Ljiljani i njihovi hibridi
Simbol čistoće i nevinosti, cvijećetuga i tuga za preminulim, nježnim i suptilnim predstavnicima ljiljana - ljiljana. Ove biljke su cijenjene od strane čovjeka već dugi niz stoljeća. Za to vrijeme nisu stvorene sorte! Naravno, i međuvrsni ukrštanja su uticala na njih.
Rezultat je bio razvoj devet grupa hibridnih sorti koje jednostavno zadivljuju ljepotom fenotipskih osobina! Među njima posebno mjesto zauzimaju dva najneobičnija i najtraženija predstavnika:
- orijentalni hibridi;
- ljiljani OT hibridi.
Uzmimo u obzir znakove obje grupe i damo im opis.
Orijentalni hibridi
Ovo je najveći hibrid u smislu formiranja cvijeća. Njihova biologija se praktički ne razlikuje od biologije drugih predstavnika. Dimenzije rastuće čaške mogu doseći 31 cm u prečniku, a boja može biti različita. Sorta Nippon je vrlo lijepa, ima velike bijele cvjetove sa ružičastim rubom. Latice su im valovite.
Visina ovih biljaka je do 1,2 m. To im omogućava da se sade na udaljenosti od 20-25 cm jedna od druge i formiraju prekrasne cvjetne grebene. Svi predstavnici ove grupe odišu veoma jakom aromom.
Orienpits
Ovo su OT-hibridi ljiljana, čija je skraćenica nastala od punog naziva: orijentalno-cijevasti oblici. Nazivaju se i drvećem ljiljana zbog veoma visoke veličine biljke i velikih cvjetova. Na jednoj stabljici visokoj do 2,5 metara može se formirati preko 25 velikih (do 30 cm) cvjetova koji su veoma mirisni i jarkih boja.
Ovo omogućava da ova grupa hibrida bude veoma popularna među baštovanima, iako ne mogu svi da se nose sa njihovim uzgojem. Potrebna je vrlo pažljiva njega i pravilna sadnja kako bi se takvi oblici ukorijenili i dali potomstvo.
Suncokret i njegove hibridne forme
Hibridi suncokreta se razlikuju jedni od drugih u pogledu zrenja sjemena. Dakle, dodijelite:
- rano (do 90 dana);
- rano zreo (do 100 dana);
- srednja sezona (do 110 dana).
Sjeme hibridi također daju drugačije. Sadržaj ulja i prinos su odlični i zavise od perioda zrenja. Što je biljka duže u zemlji, to je kvalitetniji usjev. Možete navesti neke od najčešćih svjetskih hibrida ove biljke, najtraženije u poljoprivredi.
- Tunka.
- Bosfor.
- Rocky.
- PR64A15.
- Jason.
- Naprijed.
Među njihovim glavnim prednostima:
- tolerantnost na sušu;
- bolesti i štetočine;
- yield;
- visokokvalitetno sjeme;
- dobro plodonosenje.
