У чому причина безпліддя міжвидових гібридів? Приклади міжвидових гібридів. Гібриди тварин та рослин: приклади, фото. Гібрид людини та тварини

) або міжродовими (при схрещуванні видів, що належать до різних родів).
У квітникарстві гібриди першого покоління називаються первинними гібридами.

Можливість штучного отримання гібридів вперше припустив німецький учений Р. Камераріус в 1694, вперше штучну гібридизацію здійснив англійський садівник Т. Ферчайлд, схрестивши в 1717 різні види гвоздик.

Реципрокні гібриди

Реципрокні гібриди з'являються в результаті реципрокних схрещувань - гібридизація, що включає зміну статі батьків, пов'язаних з кожним генотипом.

Реципрокні ефекти

Відмінності між реципрокними гібридами – реципрокними ефектами – свідчать про неоднаковий внесок чоловічої та жіночої статі в генотип потомства. Якби нащадки від батька та матері отримували однакову генетичну інформацію, то не мало бути жодних реципрокних ефектів.

Вимірювання реципрокних ефектів

Для вимірювання реципрокних ефектів (r) можна використовувати вираз:

де A і B - значення ознаки для вихідних схрещуваних форм; a - те саме для гібрида ♂A x ♀B; b - для реципрокного гібриду ♂B x ♀A. Позитивне значення r (r > 0) означатиме «батьківський» ефект, негативний (r< 0) - «материнский», а абсолютная величина r (│r│) даст относительную оценку этих эффектов в единицах, равных разности значения признака для исходных форм (B - A).

Реципрокні ефекти у птахів

У курей «батьківський» ефект "спостерігався за спадкуванням інстинкту насиджування (r = 0.45, 0.38 і 0.50), статевої скоростиглості (r = 0.59), несучості (r = 0.32, −2.8, 1.07, 0.1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4,1,4. та живої ваги (r = 0.30).

За вагою яєць спостерігався «материнський ефект» (r = −1.0).

Реципрокні ефекти у ссавців

У свиней «батьківський» ефект "спостерігається за кількістю хребців (відбір на довгий тулуб) (r = 0.72 і 0.74), довжині тонкого кишечника (відбір на кращу оплату корму), та динаміці зростання (відбір на скоростиглість) (r = 1.8).

«Материнський ефект» спостерігався за середньою вагою ембріонів, травної системи та її частин, довжиною товстого кишечника та вагою новонароджених поросят.

У великої рогатої худоби «батьківський» ефект "спостерігався по удою молока (r = 0.07, 0.39, 0.23) та продукції молочного жиру (кількість жиру) (r = 1.08, 1.79, 0.34).

«Материнський ефект» спостерігався відсотком жиру в молоці у корів (r = −0.13, −0.19, −0.05).

Теорії реципрокних ефектів

«Материнський ефект»

Материнський ефект може бути обумовлений цитоплазматичною спадковістю, гомогаметною конституцією та утробним розвитком у ссавців. Розрізняють власне материнський ефект, коли генотип матері проявляється у фенотипі потомства. Молекули в яйцеклітині, такі як мРНК можуть впливати на ранні стадії процесу розвитку. Розрізняють також материнське успадкування, при якому частина генотипу потомство отримує виключно від матері, наприклад, мітохондрії та пластиди, що містять свій власний геном. При материнському наслідуванні фенотип потомства відбиває його власний генотип.

«Батьківський ефект»

Найбільший вплив батька на несучість дочок у курей пояснювали тим, що у птахів гетерогаметною статтю є самка, а гомогаметним - самець. Тому свою єдину X-хромосому курка отримує від батька, і якщо несучість визначається нею, то тоді все зрозуміло. Це трактування може пояснити хромосомний механізм явища у птахів, але для ссавців вже не застосовується. Дивно також те, що ознаки, що виявляються лише у жіночої статі (інстинкт насиджування, скоростиглість і несучість у курки або удій молока та кількість молочного жиру у корови), які, здавалося б, повинні передаватися матір'ю, проте передаються більше батьком.

Міжвидова та міжродова гібридизація

Міжвидова гібридизація часто спостерігається як у природі, так і при культивуванні людиною (утриманні в неволі) у багатьох видів рослин і тварин. У природі районах зіткнення близьких видів можуть формуватися звані «гібридні зони», де гібриди чисельно переважають над батьківськими формами.

Міжвидова інтрогресивна гібридизація поширена у дафній. У деяких літніх популяціях дафній гібриди переважають, що ускладнює визначення меж видів.

Відомий експериментальний гібрид рафанобрасика(Лат. Raphano-brassica) було отримано Г. Д. Карпеченком при схрещуванні редьки з капустою . Обидва види належать до різних родів і мають 18 хромосом. Гібрид, отриманий в результаті подвоєння числа хромосом (36), був здатний до розмноження, так як в процесі мейозу редьки і капусти хромосоми кон'югували з собі подібними. Він мав деякі ознаки кожного з батьків і зберігав їх у чистоті при розмноженні.

Міжродові гібриди (як природні, так і отримані селекціонерами) відомі також у сімействах злаків, розоцвітих, цитрусових, орхідних та ін. Aegilops.

Гібриди у науковій номенклатурі

У ботаніці

Гібридні таксони рослин називають нототаксонами.

За даними AOS починаючи з січня-березня 2008 року між знаком × і назвою гібридного роду має бути пробіл.
Приклад: × Rhynchosophrocattleya.

У зоології

Стерильність гібридів

Поява стерильності гібридів неоднорідні. Спостерігається мінливість щодо того, на якій саме стадії проявляється стерильність та які її генетичні причини.

Руйнування гібридів

У випадках, коли якийсь міжвидовий гібрид досить життєздатний і здатний до розмноження, покоління його нащадків будуть містити значну частку нежиттєздатних, субвітальних, стерильних та напівстерильних особин. Ці типи є невдалими продуктами рекомбінації, що виникли при міжвидовій гібридизації. Таке придушення потужності та плодючості в гібридному потомстві називають руйнуванням гібридів (hybrid breakdown). Руйнування гібридів - остання ланка в послідовності перешкод, що перешкоджають міжвидовому обміну генами.

Руйнування гібридів незмінно виявляється в потомстві міжвидових гібридів у рослин, де його легше спостерігати, ніж при більшості схрещувань у тварин.

Гібриди, що мають власні назви

Реципрокні гібриди

• Мул - гібрид від схрещування осла та коня
• Лошак - гібрид від схрещування жеребця та ослиці

• Лігр - гібрид від схрещування лева ( Panthera leo) та тигриці ( Panthera tigris)
• Тігон - гібрид від схрещування тигра та левиці

• Леопон - гібрид леопарда-самця та левиці-самки
• Нар - гібрид одногорбого та двогорбого верблюдів.
• Муллард - гібрид, що отримується при схрещуванні селезнів мускусних качок з качками породи пекінська біла, оргпінгтон, руанська та біла альє.

• Зеброід - гібрид від схрещування зебри та домашнього коня
• Зебрул - гібрид від схрещування зебри та віслюка

Гібридизація- процес утворення або отримання гібридів, в основі якого лежить поєднання генетичного матеріалу різних клітин в одній клітині.

Може здійснюватися в межах одного виду (внутрішньовидова гібридизація) та між різними систематичними групами (віддалена гібридизація, при якій відбувається поєднання різних геномів). Для першого покоління гібридів часто характерний гетерозис, що виявляється у кращій пристосованості, більшій плодючості та життєздатності організмів. При віддаленій гібридизації гібриди часто стерильні.

Енциклопедичний YouTube

1 / 2

Загальна біологія. Гібридизація у селекції рослин

Встановіть відповідність між досягненнями та напрямком біології

Субтитри

Походження видів шляхом гібридизації

Гібридогенне походження доведено і для деяких видів тварин, зокрема, скельних ящірок, земноводних і риб. Деякі види кавказьких ящірок, що мають гібридогенне походження, триплоїдні і розмножуються за допомогою партеногенезу.

Гібридне видоутворення у рослин

Під гібридним видоутворенням зазвичай мають на увазі виникнення в потомстві від природного гібрида нової лінії, що розмножується в чистоті та ізольованій від батьківських видів та від своїх сибсів у гібридній популяції. Ця нова лінія повинна подолати гібридну стерильність і руйнування гібридів.

Рекомбінаційне видоутворення

Його можна визначити як виникнення у потомстві видового гібрида з хромосомною стерильністю нового структурно-гомозиготного рекомбінанта, плідного при схрещуваннях з особинами своєї лінії, але ізольованого від інших ліній та від батьківського виду перепоною, що створюється хромосомною стерильністю.
Якщо кількість незалежних транслокацій більша, то хромосомна стерильність, що створює перешкоди навколо нових гомозиготних рекомбінантів, посилюється, і нова лінія стає більш ізольованою.
Процес рекомбінаційного видоутворення виявили серед нащадків експериментальних гібридів представників роду тютюн, у деяких злаків та інших рослин. Його роль природі залишається незрозумілою. Ймовірно, таке видоутворення відбувається іноді, але рідше, ніж аллополиплоидия.

Гібридне видоутворення за участю зовнішніх перешкод

У деяких групах рослин міжвидові гібриди плідні та ізоляція між видами забезпечується головним чином зовнішніми перешкодами. Екологічна та сезонна ізоляція, а також ізоляція, обумовлена ​​будовою квітки, - головні перепони, що поділяють види. Морфологічні, фізіологічні та поведінкові відмінності між видами, що ведуть до виникнення таких перешкод, знаходяться під контролем генів. У нащадків природних міжвидових гібридів, якщо вони з'являються, відбувається розщеплення за генними відмінностями та за відповідними ознаками, що визначають зовнішню ізоляцію. Це створює можливість виникнення продуктів міжвидової рекомбінації з новими поєднаннями ознак, закладають основу нових, зовні ізольованих субпопуляцій. Якщо зовнішня ізоляція зберігається і надалі, з цих субпопуляцій можуть виникнути нові види гібридного походження.
Імовірні приклади гібридного видоутворення описані для декількох груп рослин (Амаранта, Кіпр, Alsophila, Nepheleaта в інших

Гібридизація- схрещування особин, які відрізняються хоча б одним геном. Якщо особини розрізняються лише однією парою різних ознак, таке схрещування називають моногібридним (наприклад, гібридизація червоноквіткової рослини з біло-квітковою або білої миші із сіркою).

Подібні схрещування дозволили Г. Менделю сформулювати основні закони спадковості, та й зараз гібридологічний аналіз – основний метод класичної генетики. При записі схем дослідів з гібридизації, часто дуже складних, використовують позначення: сама гібридизація позначається знаком X, чоловіча та жіноча стать - астрономічними знаками Марса та Венери, батьки - латинською літерою Р, потомство - літерою Р (р1 - перше покоління гібридів, р2 - друге і т. д.).

У практиці гібридизація особин одного виду використовується найчастіше у двох цілях.У селекції її застосовують для того, щоб отримати новий сорт, породу або лінію, що поєднують вигідні для людини властивості батьків. Широко поширена також міжлінійна та міжпородна гібридизація, яку проводять, щоб використовувати гібридну потужність Р1. Гібридизація – важливий засіб підвищення продуктивності сільського господарства.

Зеброід - гібрид зебри з конем (ослом)

Подвоювати число хромосом генетики навчилися давно, обробляючи клітини особливою речовиною - колхіцином, отриманим з рослини лихоліття. Форми з подвоєним числом хромосом називають амфідиплоїдів. Перший гібридний амфідиплоїд – рафанобрасику, гібрид редьки та капусти, отримав радянський вчений Г. Д. Карпеченко ще у 1922-1924 рр. Наразі таких гібридів отримано вже чимало. Згадаємо лише тритикале - гібрид пшениці та жита, потужний фуражний злак, отриманий у 1938 р. А. І. Державіним, а також пшенично-пирійні гібриди Н. В. Циціна. Багато видів рослин явно мають гібридне походження. Сама пшениця – складний гібрид – поліплоїд, а культурна злива – нащадок терну та аличі.

У тварин такий шлях підвищення гібридної плодючості утруднений. Лише Б. Л. Астауров із співробітниками отримав плідний міжвидовий гібрид домашнього та дикого тутового шовкопрядів. Для цього довелося отримати гексаплоїдну (з шістьма наборами хромосом) самок домашнього шовкопряда і схрестити їх з диким.

Гібридні види у природі виникають набагато частіше у рослин, ніж у тварин.Однак і у рослин гібриди у природі досить рідкісні.

Між представниками різних видів гібридизація проходить найважче. Особини різних видів зазвичай не схрещуються. Якщо внутрішньовидові гібриди, як правило, плодючі (фертильні), то міжвидові зазвичай безплідні (стерильні). Однак і вони нерідко мають гібридну потужність, і з цією метою їх прагнуть отримати. З давніх-давен відомі мули (кінь X осел) і коні (ослиця X жеребець), які витривалі, але безплідні. Відомі також нари - гібриди одногорбого верблюда (дромадера) та двогорбого (бактріана). Пари плідні, але особини Р2 дрібні і слабкі. Щоб цього уникнути, Р1 схрещують або з дромадерами або з бактріанами. Помісі яка з коровами (сарлики, високоцінні за жирномолочність) та бізона з коровами обмежено плідні: у них стерильні лише самці. Те саме спостерігається при віддаленій гібридизації рослин: Р1 часто бувають стерильними.

Яка причина стерильності чи обмеженої плодючості міжвидових гібридів?Насамперед, це може бути несумісність ядра та цитоплазми. Чоловіче ядро, отримане зі сперматозоїдом, може не розвиватися в цитоплазмі материнської яйцеклітини. Але головна причина – порушення мейозу при виникненні чоловічих та жіночих статевих клітин Р1. Адже під час мейозу однакові, гомологічні хромосоми, отримані від батька та від матері, вишиковуються попарно (таку сполуку генетики називають бівалентом). Звичайно, якщо число хромосом у батька і матері гібрида різне, процес утворення бівалентів порушений і статеві клітини формуються нежиттєздатні, з неповною або надмірною кількістю хромосом. Те саме спостерігається й у тому випадку, якщо число хромосом однакове, але вони сильно відрізняються за структурою. Віддалені гібриди взагалі часто бувають малоплідними, але їх плодючість можна довести до нормальної наступної схрещування з одним з батьків. При цьому хромосоми одного виду витісняються при наступних мейозах хромосомами іншого, і гібрид перестає бути гібридом - за генетичною структурою він уподібнюється до одного з батьків.

На рослинах розроблений ефективніший спосіб відновлення плодючості гібридів без втрати їх гібридної, змішаної генетичної структури. Дослідники міркували так: гібриди неплодові, тому що батьківські хромосоми при мейозі не "дізнаються" материнські, не утворюють гомологічних пар - бівалентів. А якщо подвоїти число хромосом у клітці перед мейозом? Тоді й батьківські та материнські хромосоми знайшли б собі пару, і статеві клітини вийшли б із збалансованим набором хромосом, я виходить, життєздатні.

При гібридизації батьківські ознаки у гібридів комбінуються, іноді з'являються нові.Якщо схрестити пшеницю з типом колоса А і Б, гібриди першого покоління більше схожі на А. У другому поколінні гібридів (нижній ряд) вищеплюються гомозиготи, схожі на батьків, а гетерозиготи (в центрі) набувають довгого колоссу. В даному випадку схрещувані форми розрізняються за трьома парами алелів.

В останні роки було зроблено цікаве відкриття. Виявилося, що клітини багатоклітинних організмів, що розводяться в лабораторіях на твердому поживному середовищі, можуть зливатися один з одним. Це клітини з подвійним набором хромосом (2п) соматичні, тому новий прийом генетики назвали соматичною гібридизацією. Вдалося отримати гібридні соматичні клітини: людина X миша, людина X золотистий хом'ячок, миша X щур, миша X мавпа, миша X курка і навіть хом'як X черепаха, людина X комар! Якщо злиття клітин відбулося, хромосоми різних видів можуть деякий час уживатися в гібридній клітині. Цей метод є надзвичайно важливим для картування генів, за його допомогою можна визначити, в якій хромосомі розташований той чи інший ген. Домогтися злиття рослинних клітин у культурі набагато важче, оскільки вони вкриті оболонкою з клітковини. Можуть зливатись лише протопласти рослинних клітин, у яких оболонки видалені хімічним шляхом. Вирішення цієї проблеми обіцяє багато: на відміну від тварин з однієї рослинної клітини можна виростити цілу рослину. Таким шляхом можна було б отримати найфантастичніші гібриди, створення яких зараз здається неможливим.

У класифікації штучних гібридів.

Гібриди можуть бути внутрішньовидовими (при схрещуванні різних сортів , форм , різновидів), внутрішньородовими (при схрещуванні видівщо належать одному роду) або міжродовими (при схрещуванні видів, що належать до різних родів).
У квітникарстві, Гібриди першого покоління називаються первинними гібридами.

Можливість штучного отримання гібридів вперше припустив німецький вчений Р. Камераріусв 1694, вперше штучну гібридизацію здійснив англійський садівник Т. Ферчайлд, схрестивши в 1717 різні види гвоздик.

Реципрокні гібриди

Реципрокні гібриди з'являються в результаті реципрокних схрещувань- гібридизація, що включає зміну статі батьків, пов'язаних з кожним генотипом.

Реципрокні ефекти

Відмінності між реципрокними гібридами – реципрокними ефектами – свідчать про неоднаковий внесок чоловічої та жіночої статі в генотип потомства. Якби нащадки від батька та матері отримували однакову генетичну інформацію, то не мало бути жодних реципрокних ефектів.

Вимірювання реципрокних ефектів

Для вимірювання реципрокних ефектів (r) можна використовувати вираз:

де A і B - значення ознаки для вихідних схрещуваних форм; a - те саме для гібрида ♂A x ♀B; b - для реципрокного гібриду ♂B x ♀A. Позитивне значення r (r > 0) означатиме «батьківський» ефект, негативний (r< 0) - «материнский», а абсолютна величина r (│r│) дасть відносну оцінку цих ефектів в одиницях, рівних різниці значення ознаки для вихідних форм (B - A).

Реципрокні ефекти у птахів

У курей «батьківський» ефект "спостерігався по спадкуванню інстинкту насиджування (r = 0.45, 0.38 і 0.50), статевої скоростиглості (r = 0.59), несучості (r = 0.32, −2.8, 1.07, 0.11, . , та живої ваги (r = 0.30).

За вагою яєць спостерігався «материнський ефект» (r = −1.0).

Реципрокні ефекти у ссавців

У свиней «батьківський» ефект "спостерігається за кількістю хребців (відбір на довгий тулуб) (r = 0.72 і 0.74), довжині тонкого кишечника (відбір на кращу оплату корму), та динаміці зростання (відбір на скоростиглість) (r = 1.8).

«Материнський ефект» спостерігався за середньою вагою ембріонів, травної системи та її частин, довжиною товстого кишечника та вагою новонароджених поросят.

У великої рогатої худоби «батьківський» ефект "спостерігався по удою молока (r = 0.07, 0.39, 0.23) та продукції молочного жиру (кількість жиру) (r = 1.08, 1.79, 0.34).

«Материнський ефект» спостерігався відсотком жиру в молоці у корів (r = −0.13, −0.19, −0.05).

Теорії реципрокних ефектів

«Материнський ефект»

Материнський ефект може бути обумовлений цитоплазматичною спадковістю, гомогаметною конституцією та утробним розвитком у ссавців. Розрізняють власне материнський ефект, коли генотипматері проявляється в фенотипіпотомства. Молекули в яйцеклітині, такі як мРНКможуть впливати на ранні стадії процесу розвитку. Розрізняють також материнське успадкування, при якому частина генотипу потомство отримує виключно від матері, наприклад мітохондріїі пластиди, які містять свій власний геном. При материнському наслідуванні фенотип потомства відбиває його власний генотип.

«Батьківський ефект»

Найбільший вплив батька на несучість дочок у курей пояснювали тим, що у птахів гетерогаметною статтю є самка, а гомогаметним - самець. Тому свою єдину X-хромосому курка отримує від батька, і якщо несучість визначається нею, то тоді все зрозуміло. Це трактування може пояснити хромосомний механізм явища у птахів, але для ссавців вже не застосовується. Дивно також те, що ознаки, що виявляються лише у жіночої статі (інстинкт насиджування, скоростиглість і несучість у курки або удій молока та кількість молочного жиру у корови), які, здавалося б, повинні передаватися матір'ю, проте передаються більше батьком.

Міжвидова та міжродова гібридизація

Міжвидова гібридизація часто спостерігається як у природі, так і при культивуванні людиною (утриманні в неволі) у багатьох видів рослин і тварин. У природі районах зіткнення близьких видів можуть формуватися звані «гібридні зони», де гібриди чисельно переважають над батьківськими формами.

Міжвидова інтрогресивна гібридизація широко поширена у дафній. У деяких літніх популяціях дафній гібриди переважають, що ускладнює визначення меж видів.

Відомий експериментальний гібрид рафанобрасика (лат. Raphano-brassica) був отриманий Г. Д. Карпеченкопри схрещуванні редькиз капустою. Обидва види належать до різних родів і мають 18 хромосом. Гібрид, отриманий в результаті подвоєння числа хромосом (36), був здатний до розмноження, оскільки в процесі мейозу редьки та капусти хромосоми кон'югувалиіз собі подібними. Він мав деякі ознаки кожного з батьків і зберігав їх у чистоті при розмноженні.

Міжродові гібриди (як природні, так і отримані селекціонерами) відомі також у сімействах злаків, розоцвітих, цитрусових, орхідних та ін. Aegilops.

Гібриди у науковій номенклатурі

У ботаніці

Гібридні таксони рослин називають нототаксонами.

У зоології

Стерильністьгібридів

Поява стерильності гібридів неоднорідні. Спостерігається мінливість щодо того, на якій саме стадії проявляється стерильність та які її генетичні причини.

Руйнування гібридів

У випадках, коли якийсь міжвидовий гібрид досить життєздатний і здатний до розмноження, покоління його нащадків будуть містити значну частку нежиттєздатних, субвітальних, стерильних та напівстерильних особин. Ці типи є невдалими продуктами рекомбінації, що виникли при міжвидовій гібридизації. Таке придушення потужності та плодючості в гібридному потомстві називають руйнуванням гібридів (hybrid breakdown). Руйнування гібридів - остання ланка в послідовності перешкод, що перешкоджають міжвидовому обміну генами.