Использование мутационного процесса в селекции

Спонтанные мутанты находят применение преимущественно в селекции растений. Так, на основе мутанта желтого люпина, лишенного алкалоидов, получен ряд сортов сладкого люпина, которые выращивают на корм скоту. Люпин, содержащий алкалоиды, для этой цели непригоден, т. к. животные его не едят. Большое число мутантов известно у плодовых культур. Эти мутанты используют непосредственно как новые сорта или в гибридизации с другими формами. Благодаря возможности вегетативного размножения плодовых у них оказывается перспективной многоступенчатая селекция мутантов. Особенно часто используют мутантов в декоративном цветоводстве.

Широкую известность приобрел спонтанный мутант кукурузы opaque, отличающийся высоким процентом лизина в зерне. Он используется для создания так называемых высоколизиновых гибридов кукурузы.

С открытием мутагенного эффекта радиации и химических веществ развернулись работы по получению индуцированных мутантов. Индуцированные рентгеновскими лучами мутанты ячменя получены А. Густафссоном. Среди них отобраны формы с повышенной урожайностью зерна, а также ставший теперь знаменитым мутант с укороченным стеблем. Аналогичные мутанты были выделены затем у многих злаков. Они отличаются устойчивостью к полеганию и дают большие преимущества при машинной уборке.

Кроме того, короткая и твердая соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера колоса и массы семян без опасения, что повышение семенной продуктивности приведет к полеганию растений.

С помощью мутагенов получают и мутации мужской стерильности, используемые далее в селекционных программах при получении гетерозисных гибридов сахарной свеклы, риса и других культур.

Индуцированные у-лучами перестройки хромосом успешно использовал В. А. Струнников в селекции шелкопряда. Известно, что самцы шелкопряда образуют коконы на 25−30% более продуктивные, чем коконы самок, поэтому выгоднее выкармливать только самцов (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Мутации у шелкопряда.

У шелкопряда гетерогаметный пол — женский {2Щ, а гомогаметный — мужской (22). В 10-й хромосоме у шелкопряда локализован ген (?V), доминантный аллель которого обусловливает темную окраску яиц, а рецессивный — белую.

Благодаря индуцированной транслокации доминантный аллель темной окраски яиц был перенесен на (^-хромосому и передавался непосредственно от матерей дочерям. В результате уже на стадии оплодотворенных яиц можно отбирать только будущие мужские особи. Облегчает такую работу использование автомата с фотоэлементом.

В дальнейшем В. А Струнников разработал еще более точный способ получения чисто мужского потомства у шелкопряда. С помощью индуцированного мутагенеза выведена линия, у которой обе половые хромосомы маркированы рецессивными летальными мутациями (рис. 12.2). При скрещивании таких дигетерозиготных самцов с любыми нормальными самками все женское потомство погибает. Самки появляются с частотой 1: 1 000 вследствие кроссинговера в 2-хромосоме у исходного самца.

Особенно успешно применяют индуцированный мутагенез в селекции микроорганизмов. В нашей стране целый ряд продуцентов антибиотиков получен под руководством С. И. Алиханяна путем обработки актиномицетов мутагенами физической и химической природы, а также при помощи комбинированных воздействий.

Таким образом, селекция представляет собой область наиболее полного практического воплощения результатов, получаемых генетикой. Все традиционные разделы генетики: гибридизация, мутационный процесс, хромосомные перестройки и полиплоидия, генетика популяции и т. д. — находят применение в селекции. Развивающиеся методы генной и клеточной инженерии, биотехнология обещают в ближайшее время обогатить генетические основы селекции новыми подходами, главное содержание которых — сокращение сроков получения исходного материала для селекции и направленное применение измененных генов и хромосом.

Разработаны методы увеличения потомства ценных животныхпроизводителей посредством гормональной стимуляции суперовуляции, т. е. одновременного созревания нескольких яйцеклеток, которые извлекают после оплодотворения и пересаживают приемным матерям менее ценных пород или менее продуктивным женским особям той же породы.

Принципиально решена проблема трансформации животных и растений с использованием клонированных генов. Достигнуты успехи в переносе генов между разными видами животных. Получены мыши, трансформированные вектором, содержащим ген гормона роста крысы и человека. Осуществляется межвидовой и межродовой перенос генов, кодирующих хозяйственно ценные белки у растений.

Большие надежды связывают с направленным изменением генов в составе плазмид in vitro. На основе этого метода ведутся работы по так называемой белковой инженерии, позволяющие изменять в нужном направлении ферменты, кодируемые этими генами. Стало актуальным применение методов генной инженерии при создании продуцентов для микробиологической промышленности.

Широко распространяются приемы размножения клеточной массы высших растений для производства ценных веществ, например алкалоидов женьшеня и раувольфии. Разрабатываются методы клеточной селекции высших растений. Большое внимание привлекает явление сомаклональной изменчивости растений — высокий уровень наследственной изменчивости, наблюдаемый при размножении растений с помощью регенерации из соматических клеток, выращиваемых в культуре.

То, что эти методы обогатят селекцию в ближайшее время, не вызывает сомнений. При этом необходимо помнить, что главным источником успеха в селекции, растениеводстве и животноводстве будет овладение механизмами эволюционного процесса.