ӨСІМДІКТЕРДІ СҰРЫПТАУ

Өсімдіктерді сұрыптаудын, әдістері. Өсімдіктердің жаңа іріктемелерін алу барысында жаңа әдістердің қалыптасуына генетика мен молекулалық биологияның қол жеткен табыстары айтарлықтай. Өсімдіктерді сұрыптауда генетиканың төмендегідей әдістері қолданылады: 1. Инбридинг (туыстас өсімдіктердің будандасуы); 2. Аутбридинг (туыстас емес өсімдіктердің будандасуы); 3. Әріден будандастыру (әр түрге немесе әр туысқа жататын өсімдіктерді будандастыру); 4. Тәжірибелік полиплойдия әдісі.

Өсімдіктер мен жануарларда туыстас ағзалардың өзара будандасып көбеюін инбридинг деп атайды. Ч. Дарвин өсімдіктердің 57 түріне жүргізген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде инбридингтің өсімдіктер үшін зиянды екенін, ал айқас тозаңдандырудың пайдалы екенін дәлелдеді. Өсімдіктер мен жануарлар гетерозиготалы болған жағдайда зиянды рецессивті мутациялар көрініс бермейді. Ал инбридинг кезінде гетерозиготалы ағза біртіндеп гомозиготалыға айнала бастағанда рецессивті мутациялар фенотипте көрініс береді. Соның нәтижесінде өсімдіктердің өсуі нашарлайды, түсімі азаяды, ауруларға төзімділігі нашарлайды, т. б. Бұған мысал - Джонстың 15 жыл бойы инбридингті жүгері өсімдігінің екі линиясын А және Б алып бірнеше ұрпақ бойы өздігінен шағылыстыруы. Осы тәжірибеден инбридингті будандастыру өсімдіктің өсуі мен дамуына зиянды екендігі анықталды.

Инбридинг нәтижесінде бірден гомозиготалы дараларды алуға болмайтындықтан таза гомозиготалы салаларды (линия) алу барысы бірнеше ұрпаққа созылады.

Сұрыптаушылар будандардың жаңа формаларын алу үшін пайдаланатын инбридингті салалары таза гомозиготалы болуы керек. Ұзаққа созылған инбридингтің нәтижесіңде көптеген гендер гомозиготалы жағдайға көшеді. Инбридингтің 10-12 ұрпағынан кейін белгілердің ажырау әрекеті тоқтайды. Сұрыптаушылар жұмыстарында аз да болса гетерозиготалық қасиет сақталатын инбридингтің 6-7 ұрпақтарын пайдаланады. Жоғарыда келтірілген мысалдардан инбридинг нәтижесінде біз депрессиялық әрекеттің пайда болатынын көреміз. Бірақ табиғаттағы кейбір түрлер үшін инбридингтің ешбір зияны болмайды. Ондай өсімдіктерге арпа, бидай, бұршақ, сүмбілбұршақ, т. б. жатады.

Инбридинг әрекеті кезіндегі депрессия зиянды гендердің рецессивті гомозиготалы жағдайға көшуіне байланысты болады. Әрине, генотипте тек рецессивті зиянды гендер ғана емес, сонымен қатар рецессивті пайдалы гендер де болады. Сондықтан инбридинг нәтижесінде тек депрессияланған ағзалар ғана емес, сонымен қатар тіршілік қабілеті жоғары салалары пайда болатынын бақылауға болады. Осы пайдалы салаларды (линия) қолданып, сұрыптаушылар көптеген жоғары өнімді жаңа іріктемелер мен қолтұқымдар шығарды.

Бір-біріне туыс емес ағзалардың будандасуын аутбридинг деп атайды. Бұл инбридингке қарама-қарсы әрекет. Туыс емес ағзаларды будандастыру кезінде гомозиготалы жағдайдағы зиянды рецессивті мутациялар гетерозиготалы жағдайға көшеді де, буданның тіршілік қабілетіне әсер етпейді.

Аутбридингтің нәтижесінде пайда болатын бірінші буын ұрпақтарының тіршілік қабілеттері қарағанда жоғары болады. Көпшілік жағдайда бірінші буын ұрпақтарында гетерозис құбылысы байқалады. Бірінші ұрпақ будандарының ата-енелік формаларымен салыстырғанда тіршілік қабілетінін, және тусімділігінін, артуын гетерозис деп атайды.

Аутбридинг сұрыптаудың негізгі бір әдісі болып табылады. Оны пайдалана отырып, әр түрлі тұқым қуалайтын белгілер мен қасиеттерді бір будандык, ағзаларға біріктіруге болады. Аутбридингтен соң керекті іріктемелерді сурыптау жұмысы жургізіледі.

Мәселен, инбридингті (гомозиготалы) іріктемелерді сұрыптаудың нәтижесінде жаңа гетерозистік будандарды алуға болады.

Гетерозис туралы ұғымды алғаш рет ғылымға 1914 жылы американдық генетик Шеел енгізген. Гетерозис құбылысын Ч. Дарвин жүгері өсімдігіне жүргізген тәжірибелерінен бақылаған болатын. Жүгері будандарының ата-енелік формаларға қарағанда күшті қарқындылықпен өсуін Ч. Дарвин ата-енелік гаметаларының тұқым қуалау қасиеттерінің әр түрлі болуымен байланыстырды. Гетерозисті будандарының жоғары өнім беруі олардың ең басты артықшылығы болып табылады. Мысалы, жүгерінің гетерозистік будаңдары ата-енелік формаларға қарағанда түсімді 20-30% артық берсе, мал азықтық қызылшада – 25-30%, т. б.

Гетерозис құбылысы тұқымдар мен іріктемелерді аралық және алшақ будандастыру кезінде, әсіресе инбридингті саланы өзара будандастыру нәтижесінде анық батқалады. Бірақ инбридингті саланы гетерозистік гибридтер алу үшін бірден пайдаланбайды.

Алдымен инбридинг саласының жалпы және жеке комбинациялану қабілеттілігін анықтайды. Инбридинг саласының жалпы комбинациялану қабілеттілігін анықтаудың екі әдісі бар: 1) топкросс, 2) поликросс.

Топкросс әдісін пайдалану кезінде сыналатын барлық салаларды анализатор немесе тестер деп аталатын белгілі бір іріктемемен будандастырады. Тестер немесе анализатор ретінде іріктеме немесе будан алынуы мүмкін. Осы будандастырудан ең жоғары түсім беретін будандарды және сол будандарды алуға қатысатын салаларды іріктеп алады.

Поликросс әдісінде сыналатын сала топтарының аралас тозаңымен басқа салаларды тозаңдандырады. Бұл әдісті пайдаланудағы басты нәрсе - сыналатын салаларды толығымен тозаң қоспасымен тозаңдандыру. Ол үшін тозаңдандырғыш салаларды бірнеше қатар етіп сыналатын салалардың арасына егеді.

Поликросс әдісімен іріктеліп алынған комбинациялану қабілеттілігі жақсы салаларды күрделі синтетикалық (жасанды) популяциялар алу үшін пайдаланады. Геномды мутация тақырыбында, полиплойдты іріктемелерді және оның маңызды қасиеттерімен танысқан едіңдер, енді полиплойдты іріктемелерді алу тәсілдерімен танысамыз.

Полиплойдты іріктемелерді қолдан алудың бірнеше әдістері бар. Қолдан индуцирленген полиплойдты іріктемелерді алу үшін әр түрлі физикалық (температура, иондаушы сәулелер), механикалық (ұлпаларды зақымдау, центрифугалау) және химиялық (аценафтен, ауранция, азот (II) оксиді, хлороформ және басқа) факторлар пайдаланылады.

Полиплойдтарды тәжірибе арқылы алудың кеңінен таралған жолы колхицинді әдіс. Колхицин алкалойды ахроматин жіпшелерінің қызметін бұзады, соның нәтижесінде хромосомалар екі полюске тартылмай бір жасушада қалып қояды да, полиплоидты іріктемелер алынады.

Колхициннің әсерімен әр түрлі өсімдіктердің полиплоидты іріктемелерін шексіз мөлшерде алуға болатындығын 1932 жылы Блексли мен Эйвери тәжірибе жолымен дәлелдеді. Колхицин алкалойдын әлекшөп өсімдігінің тұқымынан және түйнекті пиязшығынан алады. Колхицин алколойдын пайдалану тиімді, себебі ол суда, спиртте және хлороформда жақсы ериді. Колхицин уы күшінің әсері митоз санына байланысты. Митоз саны аз болса, күшінің әсері нашар болады немесе керісінше. Колхицинмен өсімдіктің жас өскіндерін, өсу нүктелерін, түйнектерді, т. б. өңдейді. Колхицин ерітіндісін егу әдісінің бірқатар артықшылықтары бар. Еккенде колхицин ерітіндісі үнемді жұмсалады, тамыр жүйесін зақымдайды және өсу нүктесіне күшті әсер етеді.

Егу әдісін қосжарнақтылар мен даражарнақтыларғақолданады, ол үшін жоғары - 0,50%-тен 0,75%-ке дейінгі қанықпалар пайдаланылады. Қазіргі уақытта колхициннен де күшті әсер ететін химиялық заттар табылды, ол - ауранция. Бұл алкалоид колхицинмен салыстырғанда 100 есе күштірек әсер ететіні тәжірибе жүзінде дәлелденді. Полиплоидты іріктемелер алу үшін азот (IV) оксидін N02 пайдаланады. Бұл бағыттағы ғылыми-зерттеу жұмыстары Жапонияда жүргізілуде. Ұрықтанғаннан 6-18 сағат өткен соң бидай гүліне азот (IV) оксидінің 6 атмосфералық қысыммен 24-36 сағат бойы әсер ету арқылы бұл өсімдіктен 100% полиплоидты іріктемелердің алынғаны белгілі.