Микробы

Цитогенетика – наука, изучающая связь явлений наследственности с поведением и структурой хромосом. При цитогенетическом анализе производят параллельные генетические и цитологические исследования изучаемых форм. Цитологически в основном анализируют поведение хромосом в мейозе и митозе, а также морфологию хромосом и различные типы их перестроек.

Анализ мейоза дает очень важную информацию о генетическом родстве хромосом изучаемых форм. Главный характерный для мейоза процесс – это конъюгация гомологичных хромосом. Гомология хромосом определяется родством их отдельных участков и локализованных в них генов, притяжение которых друг к другу и обусловливает притяжение хромосом. Если происходят существенные изменения в структуре хромосом и генов, то хромосомы становятся негомологичными, не будут конъюгировать и образовывать пары (биваленты). Образование бивалентов необходимо для регулярного расхождения хромосом к полюсам, обеспечивающего полный гаплоидный набор хромосом в гаметах, а также для рекомбинации расположенных в хромосомах генов. Отсутствие конъюгации хромосом, наблюдающееся у отдельных гибридов, приводит к нерегулярному расхождению хромосом, образованию анеуплоидных гамет, в которых число хромосом не соответствует гаплоидному. Эти гаметы часто бывают нежизне­способными, что обусловливает стерильность, а если они жиз­неспособны, то в потомстве возникают анеуплоидные расте­ния, плодовитость и жизнеспособность которых обычно сни­жена.

Открытие этих явлений объяснило бесплодие отдаленных гибридов и позволило разработать методы восстановления «их плодовитости (получение амфидиплоидов). На основе данных изучения поведения хромосом стало возможным понять так­же необычные расщепления, которые наблюдались при скре­щивании разных видов пшеницы, различающихся по числу хромосом.

В последние двадцать лет большое внимание уделяется использованию анеуплоидных форм в селекционной работе. У таких сложных полиплоидных форм, как пшеница, очень трудно обычными генетическими методами(изучением зако­номерностей расщепления) определить влияние отдельных хромосом на развитие того или иного признака. Использова­ние же анеуплоидов, у которых отсутствуют определенные хромосомы кариотипа пшеницы, позволяет это сделать. Очень важно, что у пшеницы, так же как и у других полиплоидов (овса, хлопчатника, табака), растения с потерей или добав­лением одной хромосомы выживают.

В последние годы за рубежом получены серии анеуплоид­ных линий пшеницы, которые позволяют изучать влияние от­дельных хромосом на развитие хозяйственно важных призна­ков (устойчивость к заболеваниям, полеганию, урожайность, качество зерна, мужская стерильность и т. д.) и направленно заменять хромосомы, не несущие нужных генов, хромосома­ми, содержащими таковые (межсортовое замещение хромо­сом).

Значительны успехи цитогенетики за последние годы и в изучении отдаленных гибридов. Вскрыты причины недоста­точной озерненности ряда амфидиплоидов, разрабатываются методы ее повышения, а главное, используются необычайно тонкие цитогенетические методы для передачи отдельных признаков от других видов и родов пшенице. Эти методы пре­дусматривают вставки участков хромосом отдаленных форм, несущих нужные гены (например, устойчивости к ржавчине), в хромосомы пшеницы. Для этого используются ионизирую­щие излучения, служащие тонким микрохирургическим ин­струментом, а кроме того, получение необычной конъюгации хромосом путем удаления одной из хромосом кариотипа пше­ницы - 5В. Оказалось, что при отсутствии этой хромосомы начинают конъюгировать друг с другом не вполне гомологич­ные хромосомы, что способствует обмену участками между ними (кроссинговеру). Таким путем также удается вводить в кариотип пшеницы нужные гены.