Наследственность, как предмет изучения

 ГЕНЕТИКИ РАСТЕНИЙ

Наследственностью называют свойство организмов обеспечивать ма­териальную и функциональную преемственность поколений, определенный план строения и характер индивидуального развития, а также норму реак­ции на условия внешней среды. Такое понятие включает учение о наслед­ственности как основном свойстве живых существ воспроизводить себе подобных в системе поколений. Оно указывает, что наследственность яв­ляется итогом исторического развития предков, представленного програм­мой индивидуального развития особей. Наследственность рассматривается как свойство, как вещество и как взаимоотношение определенных биологи­ческих структур между собой и с внешней средой. Преемственность поко­лений, т. е. воспроизведение жизни, и есть наследственность.

Учение о наследственности неразрывно связано с именем Г. Менделя, открывшего дискретность наследственных факторов. Он разработал метод генетического анализа, при помощи которого была раскрыта материальная природа факторов наследственности. Г. Мендель впервые начал анализиро­вать наследование признаков.

В первом десятилетии 20 века учение о наследственности утвержда­лось на основе многочисленных опытов с растениями, животными и мик -

роорганизмами. Многообразие и сложность явлений наследственности тре­бовали более совершенных методов исследований. Однако, уже на первом этапе обнаружилось, что совместное применение генетического метода и наблюдений под микроскопом позволяет вскрыть связь наследственности с материальными структурами клетки.

Хромосомная теория наследственности, созданная Т. Морганом в 1910 году, утвердила материалистическую сущность генетики и показала, что ген представляет собой материальную структуру в хромосомах ядра клетки

Важнейшим событием в изучении наследственности в период 1944 – 1953 г. явились результаты исследований, доказавших, что не белок, а молекулы ДНК, входящие в состав хромосом, несут в себе запись (код) генетической ин­формации. Проведенные работы по биохимии нуклеиновых кислот, и в первую очередь ДНК, позволили установить специфику их химического строения по за­кону парности (комплиментарности) азотистых оснований.

Живое отличается от неживого способностью воспроизводить себе подобное. Это возможно только потому, что живая система несёт в себе закоди­рованную в молекулярных структурах генетическую информацию, программи­рующую воспроизведение. Без этой информации, т.е. без наследственности, не может быть жизни.
Таким образом, ген, как единица наследственности, определяет отдель­ный элементарный признак, который в свою очередь может отражать структуру

белковой молекулы. При изучении наследственности различают два понятия: наследственность и наследование. В понятие наследственности входит свой­ство генов детерминировать построению специфической белковой молекулы развитие признаков и план строения организма. Наследование отражает про­цесс передачи задатков наследственно детерминированных признаков и свойств организма от одного поколения к другому при размножении.

 

 

1.1 Понятие о признаке и свойстве

Любой организм характеризуется совокупностью большого числа при­знаков и свойств. Признаки или свойства – единица морфологической, фи­зической или биохимической дискретности организма. В селекции особое внимание уделяется выявлению взаимосвязей хозяйственно – цен­ных признаков, получивших название прямых, с второстепенными - косвен­ными, по которым можно диагностировать селекционные формы. Выявле­ние групп взаимосвязанных признаков получило название метода корреля­ционных плеяд.

Порядковые – признаки, которые могут быть расположены в опреде­ленном порядке (степень очищенности ствола от сучьев, степень пирами­дальности кроны).

Признаки, характер наследования которых рассматривается как внеш­ние, называется качественными или альтернативными; они четко и непо­средственно отличаются друг от друга (гладкая или морщинистая поверх­ность семян, белая или красная окраска цветов и т.д.) Однако, есть много признаков, различия по которым могут устанавливаться только путем коли­чественного определения (измерения, взвешивания и т.д.) Такие признаки называются количественными. Деление признаков на качественные и коли­чественные условно. Внешние условия, в которых развивается организм, никогда не бывают постоянными, поэтому один и тот же признак выражает­ся в различных величинах (модификациях). По типу своего действия гены – модификаторы представлены двумя категориями: 1) гены, усиливающие проявление признака, детерминируемого другим геном; 2) гены, ослабляю­щие действие другого гена. Выравнивание генотипа по генам – модификато­рам носит название варьирующей пенетрантности, возможность проявле­ния или не проявления признака у организмов. Особое значение приобрета­ет действие генов модификаторов в генетике количественных признаков. Ка­чественные признаки более жестко контролируются генами. Они обладают большой устойчивостью, развитие их меньше зависит от внешних условий и поэтому носит прерывный характер. Количественные признаки менее устойчивы, развитие их сильно зависит от внешних условий и поэтому но­сит непрерывный характер; они определяются полимерными генами. Сте­пень проявления варьирующего признака называется экспрессивностью. Физиологические, биохимические и

 

технологические особенности растений называют свойствами. Физиологические свойства растений – это степень их засухоустойчивости, холодостойкости, устойчивости к вредителям и бо­лезням, газоустойчивости, реакция на условия освещения отзывчивости на высокий агрофон и т.д.

Биохимические свойства растений определяются количественным и качественным составом различных веществ: белка, крахмала, сахара, жира, живицы, эфирных масел, витаминов, алкалоидов и др.

Технологические и технические свойства растений связаны с их ис­пользованием и промышленной переработкой: физико - механические и де­коративные свойства древесины, качество живицы, пригодность для консер­вирования плодов и ягод, выход муки из зерна при помоле, технические данные волокна у прядильных растений.

Чем больше полимерных генов влияет на развитие того или иного ко­личественного признака, тем более плавными будут переходы в степени его выражения у различных групп гибридных организмов при расщеплении. При скрещивании растений, различающихся между собой по продуктивно­сти, высоте стебля, длине колоса и т.д., у гибридов F₁ обычно проявляется промежуточный характер наследования, а в F₂ наблюдается плавный пере­ход между крайними вариантами, когда очень трудно разграничить феноти­пические классы с различной выраженностью соответствующего признака.

В основе этого явления лежит полимерный характер наследования признаков, определяемых большим числом пар генов. Оно очень часто встречается в селекционной работе при гибридизации растений.

Полимерные гены находятся в разных парах хромосом. По степени действия полимерные гены делятся на две группы: оказывающие одинако­вое влияние на развитие признака, который они определяют и влияние на один и тот же признак с разной силой: одни сильнее, другие слабее, некото­рые количественные признаки контролируются блоками сцепленных генов. При изучении наследования количественных признаков необходимо уста­навливать, в какой степени изменчивость является результатом действия ге­нов, а в какой определяется условиями внешней среды. Чаща всего гены ко­личественных признаков проявляют суммарный эффект, т.е. действующий аддитивно. Замена одного из генов приводит к уменьшению или увеличе­нию генотипической ценности данного признака. Если, например длина ко­лоса контролируется двумя генами и А₁А₁= 6 см; А₁А₂= 7 см, а А₂А₂= 8 см., то следовательно ген А₂ вызывает изменение длины колоса на 1 см.

При полимерии часто наблюдается так называемое явление транс­грессии. Сущность его состоит в том, что при скрещивании организмов, от­личающихся друг от друга по количественному выражению определенного признака в гибридных потомствах появляются устойчивые (константные) формы с более сильным выражением соответствующего признака, чем это было у обеих родительских форм. Это происходит когда одна или обе роди­тельские формы не обладают крайней степенью выражения какого – либо

 

признака, которая может дать данная генетическая система, и следовательно в разных локусах хромосом они имеют доминантные и рецессивные аллели. Так, скрещивание ААВВссхааввСС в F₁ дает тригетерозиготу АаВвСс, а в F₂ возникает ряд форм в пределах от ААВВСС до ааввсс. Как видно, расщеп­ление в F₂ имеет размах изменчивости выше, чем у обеих родительских форм. Следовательно, при трансгрессиях в гибридном организме объединя­ются генотипы, дополняющие друг друга. Трансгрессии могут быть поло­жительными и отрицательными. На использовании трансгрессий основан эколого – географический принцип подбора родительских пар – важнейший в современной селекции.