Heterosis at ang paggamit nito sa pag-aanak ng halaman. Heterosis Ano ang heterosis saan ito ginagamit

Heterosis- pagtaas ng posibilidad na mabuhay ng mga hybrid dahil sa pagmamana ng isang tiyak na hanay ng mga alleles ng iba't ibang mga gene mula sa kanilang hindi magkatulad na mga magulang. Ang phenomenon na ito ay kabaligtaran ng inbreeding depression, na kadalasang nangyayari bilang resulta ng inbreeding (inbreeding), na humahantong sa pagtaas ng homozygosity. Ang pagtaas ng viability ng mga first-generation hybrids bilang resulta ng heterosis ay nauugnay sa paglipat ng mga gene sa isang heterozygous state, habang ang recessive semi-lethal alleles na nagpapababa sa viability ng hybrids ay hindi lilitaw.

Sa mga halaman (ayon kay A. Gustafson), tatlong anyo ng heterosis ay nakikilala:
-----T. n. reproductive heterosis, na nagreresulta sa pagtaas ng hybrid fertility at produktibidad,
-----somatic heterosis, pagtaas ng mga linear na sukat ng hybrid na halaman at ang masa nito,
-----adaptive heterosis (tinatawag ding adaptive), na nagpapataas ng adaptability ng mga hybrids sa pagkilos ng hindi kanais-nais na mga salik sa kapaligiran.

Ang mga geneticist ay gumawa ng isang paraan upang praktikal na gamitin ang heterosis. Ang kanyang ideya ay, halimbawa, ang dalawang angkop na linya ng halaman ng magulang ay pinalaki sa mga seed farm, ang mga hybrid na buto ay nakuha mula sa kanila, at ang mga buto na ito ay ibinebenta sa mga producer ng agrikultura. (Ang pagpapatupad ng ideyang ito ay nangangailangan ng ilang karagdagang mga trick. Halimbawa, upang makakuha ng mga buto ng hybrid corn, isang uri na ang pollen ay sterile ay ginagamit bilang isa sa mga magulang, na umiiwas sa self-pollination. Natuklasan ang gene para sa pollen sterility sa mais. sa ating bansa sa pamamagitan ng geneticist at breeder M.I. Khadzhinov noong 1932. Kasunod nito, sa tulong ng mga pagtawid, ang sterility gene ay ipinakilala sa nais na mga varieties ng mais). Ang pamamaraang ito ay naging napaka-matagumpay. Halimbawa, sa USA, mula noong 1968, ang mga hybrid lamang ang lumaki sa lahat ng mga lugar na inookupahan ng mais. Sa maraming bansa sa buong mundo, ang mga komersyal na buto ng sibuyas, kamatis, beets, palay, pipino, karot at iba pang mga pananim ay nakukuha gamit ang parehong pamamaraan.
Ginagamit din ang heterosis sa pag-aalaga ng hayop. Nakabatay dito ang pagsasaka ng manok ng broiler. Isang lahi ng manok na may mataas na produksyon ng itlog at isa pang lahi na may mabilis na paglaki ng mga manok ang pinarami. Kapag ang mga inahin ng unang lahi ay tinawid sa mga tandang mula sa pangalawa, ang isang hybrid na henerasyon ay nakuha, na nailalarawan sa pamamagitan ng partikular na mabilis na paglaki.
Hypothesis heterosis, na binuo ni G. Schell, E. East at H. Hayes, ay nagpapaliwanag ng phenomenon ng heterosis sa pamamagitan ng pagkakaroon ng heterozygosity ng iba't ibang loci at ang nagresultang overdominance, iyon ay, kapag ang epekto ng heterozygote Aa sa pagpapakita ng phenotype ay mas malakas kaysa sa homozygous dominant genotype AA (iyon ay, ang epekto ng aksyon na Aa ay higit pa sa pagkilos ng AA).
Ang isa pang paliwanag ng heterosis, na binuo ni Kiebl at Pellew (1910), ay batay sa katotohanan na kapag tumatawid sa mga organismo na nagdadala ng iba't ibang homozygous na mga gene sa genotype, halimbawa AAbb at aaBB, sa mga crossbred na supling, ang mga recessive alleles ay pumasa sa heterozygous form ng ang AaBb genotype, kung saan ang mga mapaminsalang epekto ng mga recessive ay inaalis ang mga gene. Ang impluwensya ng nangingibabaw na mga gene sa pagpapakita ng heterosis ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng simpleng pinagsama-samang epekto ng isang malaking bilang ng mga nangingibabaw na gene, iyon ay, mayroong isang additive effect.

45. Genetic na istraktura ng mga populasyon. Batas ng Hardy-Weinberg.

Ang populasyon ay isang koleksyon ng mga indibidwal ng parehong species na sumasakop sa isang tiyak na lugar sa loob ng mahabang panahon at malayang nag-interbreed sa isa't isa. Sa isang antas o iba pa, nakahiwalay sa ibang populasyon.

Ang bawat genetic na populasyon ay may partikular na genetic structure at gene pool. Gene pool ay ang hanay ng lahat ng mga gene na mayroon ang mga miyembro ng isang populasyon. Genetic na istraktura tinutukoy ng konsentrasyon ng bawat gene (o mga alleles nito) sa populasyon, ang likas na katangian ng mga genotype at ang dalas ng kanilang pamamahagi,

Ang isang haploid na hanay ng mga chromosome ay naglalaman ng isang kumpletong hanay ng mga gene, o isang genome. Karaniwan, ang dalawang ganoong hanay ng mga gene ay nagsisilbing pangunahing kinakailangan para sa pagbuo ng diploid phase. Kung mayroong A indibidwal sa populasyon, kung gayon sa normal na diploid na estado ng mga chromosome ang bilang ng mga genome sa populasyon ay magiging 2N.

Ang genetic na istraktura ng isang populasyon ay karaniwang ipinahayag sa pamamagitan ng dalas ng mga alleles ng bawat locus at ang dalas ng homozygous at heterozygous genotypes. Ang ratio ng allele at genotype frequency sa isang populasyon ay nagpapakita ng isang tiyak na pattern sa bawat partikular na yugto ng panahon at sa mga henerasyon ng mga organismo.

Ang Panmixia ay libreng pagtawid.

Ang isang mahalagang pag-aari ng mga populasyon ay ang kanilang kakayahang magpakita ng mataas na genetic variability, ang pangunahing pinagmumulan nito ay nasa proseso ng pagpaparami,

Ang pinagmumulan ng pagtaas ng namamana na pagkakaiba-iba ay ang proseso ng mutation, kung saan ang hitsura ng mga bagong alleles ay nag-aambag sa pagbuo ng mga bagong phenotypes (at genotypes) sa populasyon na dati ay wala dito.

Ang interaksyon ng mga gene sa iba't ibang loci sa isa't isa ay nakakaapekto rin sa genetic variability ng populasyon. Ito ay tinatawag na co-adaptation ng mga gene. Ang epekto ng coadaptation ng gene sa iba't ibang henerasyon ng mga indibidwal sa isang populasyon ay maaaring iba dahil sa pagbabago ng mga kondisyon sa iba't ibang henerasyon.

Sa ilalim ng impluwensya ng pagpili, ang mga indibidwal na bumubuo sa isang populasyon ay bumuo ng isang mahalagang katangian tulad ng kakayahang umangkop sa mga kondisyon sa kapaligiran. Ang antas ng kaangkupan ay nagsisilbing sukatan ng pag-unlad ng isang populasyon at ipinahahayag ng intensity ng pagpaparami ng mga indibidwal at ang pagtaas ng laki ng populasyon.

Ang genetic na istruktura ng bawat populasyon ng panmictic ay pinapanatili sa ilang henerasyon hanggang sa alisin ito ng ilang salik sa ekwilibriyo. Ang pangangalaga ng orihinal na istrukturang genetic, iyon ay, ang dalas ng mga alleles at genotypes sa ilang henerasyon, ay tinatawag na balanse ng genetic at tipikal ng mga populasyon ng panmictic. Ang isang populasyon ay maaaring magkaroon ng equilibrium sa ilang loci at disequilibrium sa iba.

Kapag ang isang populasyon ay lumipat sa isang hindi balanseng estado, ang mga antas ng allele at genotype frequency ay nagbabago, at isang bagong relasyon ang bubuo sa pagitan ng homozygous at heterozygous genotypes.

Ang istraktura ng gene pool sa isang panmictic na nakatigil na populasyon ay inilarawan ng pangunahing batas ng genetics ng populasyon - Batas ng Hardy-Weinberg, na nagsasaad na sa isang perpektong populasyon mayroong isang pare-parehong ratio ng mga kamag-anak na frequency ng mga alleles at genotypes, na inilarawan ng equation:

(p A + q a) 2 =R 2 AA+ 2∙р∙q Aa + q 2 aa = 1

Kung ang mga kamag-anak na allele frequency ay kilala p At q at kabuuang laki ng populasyon N sa pangkalahatan, pagkatapos ay maaari nating kalkulahin ang inaasahan, o kinakalkula na ganap na dalas (iyon ay, ang bilang ng mga indibidwal) ng bawat genotype. Upang gawin ito, ang bawat termino ng equation ay dapat na i-multiply sa N pangkalahatan:

p 2 AA·N pangkalahatan + 2·p·q Aa ·N pangkalahatan +q 2 aa N pangkalahatan = N pangkalahatan

Sa equation na ito:

p 2 AA·N pangkalahatan – inaasahang ganap na dalas (bilang) ng mga nangingibabaw na homozygotes AA

2·p·q Aa ·N kabuuan - inaasahang ganap na dalas (bilang) ng mga heterozygotes Ahh

q 2 aa N pangkalahatan – inaasahang ganap na dalas (bilang) ng recessive homozygotes ahh

Heterosis (mula sa Greek heteroiosis - pagbabago, pagbabagong-anyo)

"hybrid vigor", pagpapabilis ng paglaki at pagtaas ng laki, pagtaas ng sigla at pagkamayabong ng mga unang henerasyong hybrid sa iba't ibang pagtawid ng parehong mga hayop at halaman. Sa ikalawa at kasunod na henerasyon, kadalasang nawawala ang G.. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng tunay na gigantism, ang kakayahan ng mga hybrid na mag-iwan ng malaking bilang ng mga mayabong na supling, at gigantism, ang pagpapalaki ng buong hybrid na organismo o mga indibidwal na bahagi nito. Ang G. ay matatagpuan sa iba't ibang multicellular na hayop at halaman (kabilang ang mga self-pollinator). Ang mga phenomena na katulad ng G. ay naoobserbahan sa panahon ng sekswal na proseso sa ilang unicellular na organismo. Sa agrikultura Ang heterosis ng mga hayop at nilinang na halaman ay kadalasang humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa produktibidad at ani (tingnan sa ibaba - Heterosis sa agrikultura).

G. at ang reverse inbreeding depression nito (tingnan ang Inbreeding) ay kilala na ng mga sinaunang Griyego, lalo na si Aristotle. Ang unang siyentipikong pag-aaral ng hydrogen sa mga halaman ay isinagawa ng German botanist na si J. Kölreuther (1760). Ginawa ni Charles Darwin ang kanyang mga obserbasyon tungkol sa mga benepisyo ng pagtawid (1876), sa gayon ay may malaking impluwensya sa gawain ng I.V. Michurin at marami pang ibang mga breeder. Ang katagang "G." iminungkahi ng Amerikanong geneticist na si G. Schell (1914); Siya ang unang gumawa ng "double" interline corn hybrids. Ang mga pangunahing kaalaman sa paraan ng pang-industriyang paglilinang ng mga hybrid na ito ay binuo ni D. Jones (1917). Ang paggamit ng hybridization (Tingnan ang Hybridization) sa agrikultura ay lumalawak taun-taon, na nagpapasigla din ng teoretikal na pananaliksik sa genetika. Ang mga indibidwal na may malakas na ipinahayag na hybridization ay may mga pakinabang sa ilalim ng natural na seleksyon (Tingnan ang Natural selection), at samakatuwid ang mga manipestasyon ng genetika ay tumitindi, na kung saan nag-aambag sa pagtaas ng genetic variability (Tingnan ang Variation). Ang mga matatag na sistema ng genetic ay madalas na lumitaw na nagsisiguro sa kagustuhan na kaligtasan ng heterozygotes para sa maraming mga gene.

Ang pag-aaral ng G., bilang karagdagan sa karaniwang pag-aaral ng mga morphological na katangian, ay nangangailangan ng paggamit ng mga physiological at biochemical na pamamaraan na ginagawang posible upang makita ang mga banayad na pagkakaiba sa pagitan ng mga hybrid at orihinal na anyo. Ang pag-aaral ng genetika ay nagsimula na rin sa antas ng molekular: sa partikular, ang istruktura ng mga partikular na molekula ng protina—mga enzyme, antigen, atbp—ay pinag-aaralan sa maraming hybrid.

Ayon kay Darwin, ang genetics ay sanhi ng pag-iisa ng mga heterogenous hereditary inclinations sa isang fertilized egg. Sa batayan na ito, lumitaw ang dalawang pangunahing hypotheses tungkol sa mekanismo ng G. Ang hypothesis ng heterozygosity ("overdominance", "single-gene" G.) ay inilagay ng mga Amerikanong mananaliksik na sina E. East at G. Schell (1908). Dalawang estado (dalawang alleles) ng parehong gene, kapag pinagsama sa isang heterozygote (Tingnan ang Heterozygote), umakma sa isa't isa sa kanilang epekto sa katawan. Kinokontrol ng bawat gene ang synthesis ng isang partikular na polypeptide. Sa isang heterozygote, maraming iba't ibang mga chain ng protina ang na-synthesize sa halip na isa, at ang mga heteropolymer ay madalas na nabuo - "hybrid" na mga molekula (tingnan ang Complementarity); ito ay maaaring magbigay sa kanya ng isang kalamangan. Ang hypothesis ng dominance (summation of dominant genes) ay binuo ng mga American biologist na sina A. V. Bruce (1910), D. Jones (1917) at iba pa. Ang mga mutasyon (pagbabago) ng mga gene sa pangkalahatang masa ay nakakapinsala. Ang proteksyon laban sa kanila ay isang pagtaas sa dominasyon (Tingnan ang Dominance) ng mga gene na "normal" para sa populasyon (ang ebolusyon ng dominasyon). Ang kumbinasyon ng mga paborableng nangingibabaw na gene ng dalawang magulang sa isang hybrid ay humahantong sa genetics. Ang parehong hypotheses ng genetics ay maaaring pagsamahin ng konsepto ng genetic balance (American scientist na si J. Lerner, English K. Mather, Russian geneticist N.V. Turbin). G., tila, ay batay sa interaksyon ng parehong allelic at non-allelic genes; gayunpaman, sa lahat ng kaso, ang G. ay nauugnay sa tumaas na heterozygosity ng hybrid at ang biochemical enrichment nito, na nagiging sanhi ng pagtaas ng metabolismo. Ang partikular na praktikal at teoretikal na interes ay ang problema ng pag-aayos ng G. Ito ay malulutas sa pamamagitan ng pagdodoble ng mga set ng chromosome (tingnan ang Polyploidy), paglikha ng mga matatag na heterozygous na istruktura at paggamit ng lahat ng anyo ng Apomixis a, pati na rin ang vegetative propagation ng hybrids. Ang epekto ni G. ay maaari ding palakasin sa pamamagitan ng pagdodoble ng mga indibidwal na gene o maliliit na seksyon ng mga chromosome. Ang papel ng naturang mga pagdoble sa ebolusyon ay napakahusay; Samakatuwid, dapat ituring si G. bilang isang mahalagang yugto sa landas ng pag-unlad ng ebolusyon.

V. S. Kirpichikov.

Heterosis sa agrikultura. Ang paggamit ng mga hydrocarbon sa paglaki ng halaman ay isang mahalagang pamamaraan para sa pagtaas ng produktibidad ng halaman. Ang ani ng heterotic hybrids ay 10-30% na mas mataas kaysa sa conventional varieties. Para sa paggamit ng mga hydrocarbon sa produksyon, ang mga cost-effective na pamamaraan ay binuo para sa paggawa ng mga hybrid na buto (Tingnan ang Hybrid seeds) ng mais, kamatis, talong, paminta, sibuyas, pipino, pakwan, pumpkins, sugar beets, sorghum, rye, alfalfa, at iba pang produktong pang-agrikultura. . halaman. Ang isang espesyal na posisyon ay inookupahan ng isang pangkat ng mga vegetatively propagated na halaman kung saan posible para sa G. na maitatag sa mga supling, halimbawa, mga varieties ng patatas at prutas at berry crops na pinalaki mula sa hybrid na mga buto. Upang magamit ang genetics para sa mga praktikal na layunin, ang intervarietal crossings ng homozygous varieties ng self-pollinating plants, intervarietal (interpopulation) crossings ng self-pollinating lines ng cross-pollinating plants (pares, trilineal, double-quadrilineal, multiple) at varietal-lineal crossing ay ginamit. Ang bentahe ng ilang uri ng pagtawid para sa bawat produktong agrikultural. ang kultura ay itinatag batay sa pagtatasa ng ekonomiya. Ang pag-aalis ng mga kahirapan sa pagkuha ng mga hybrid na buto ay maaaring mapadali sa pamamagitan ng paggamit ng cytoplasmic male sterility (CMS), ang pag-aari ng hindi pagkakatugma sa ilang mga cross-pollinating na halaman at iba pang namamana na mga tampok sa istraktura ng bulaklak at inflorescence, na inaalis ang mataas na gastos ng pagkakastrat. . Kapag pumipili ng mga form ng magulang para sa paggawa ng mga heterotic hybrids, ang kanilang kakayahang pinagsama ay tinasa. Sa una, ang pagpili sa direksyon na ito ay nabawasan sa pagpili ng pinakamahusay na mga genotype sa mga tuntunin ng kumbinasyon na halaga mula sa mga populasyon ng mga open-pollinated na varieties batay sa inbreeding sa anyo ng sapilitang self-pollination. Ang mga pamamaraan ay binuo para sa pagtatasa at pagtaas ng pinagsama-samang kakayahan ng mga linya at iba pang mga grupo ng mga halaman na ginagamit para sa pagtawid.

Ang pinakamalaking epekto sa paggamit ng G. ay nakamit sa mais. Ang paglikha at pagpapakilala sa produksyon ng mga hybrid na mais ay naging posible upang madagdagan ang kabuuang ani ng butil ng 20-30% sa malalawak na lugar na inookupahan ng pananim na ito sa iba't ibang bansa sa mundo. Ang mga hybrid na mais ay nilikha na pinagsama ang mataas na ani na may magandang kalidad ng binhi, paglaban sa tagtuyot at kaligtasan sa iba't ibang mga sakit. Heterotic hybrids ng sorghum (Hybrid Early 1, Hybrid Voskhod), heterotic intervarietal hybrids ng sugar beet ay na-zone, kung saan ang Yaltushkovsky hybrid ay ang pinaka-laganap. Upang makakuha ng mga heterotic na anyo, ang mga linya ng sugar beet na may sterile pollen ay lalong ginagamit. Naitatag din ang G. phenomena sa maraming pananim na gulay at oilseed. Ang mga unang resulta sa pag-aaral ng G. sa unang henerasyong mga hybrid ng trigo ay nakuha, ang mga sterile analogue at fertility restorers ay nilikha, at ang mga mapagkukunan ng CMS sa trigo ay natukoy.

Sa pag-aalaga ng hayop, ang mga genetic phenomena ay sinusunod sa panahon ng hybridization, interbreeding at intrabreeding (interlinear) crossing (Tingnan ang Crossing) at nagbibigay ng kapansin-pansing pagtaas sa produktibidad ng agrikultura. hayop. Ang pinakalaganap na paggamit ng mga hybrid ay sa pang-industriyang tawiran (tingnan ang Industrial crossing). Sa pagsasaka ng manok, kapag tumatawid sa mga breed ng manok na nangingitlog, halimbawa, Leghorns na may Australorps, Rhode Islands, atbp., ang produksyon ng itlog ng mga unang henerasyong crossbreed ay tumataas ng 20-25 itlog bawat taon; Ang pagtawid sa mga lahi ng karne ng manok na may mga lahi ng karne at itlog ay humahantong sa pagtaas ng mga katangian ng karne (tingnan ang Broiler); G. batay sa isang kumplikadong mga katangian ay nakuha sa pamamagitan ng pagtawid sa malapit na magkakaugnay na linya ng mga manok ng parehong lahi o sa pamamagitan ng interbreeding. Sa pag-aanak ng baboy, pag-aanak ng tupa, at pag-aanak ng baka, ginagamit ang industrial crossing upang makakuha ng produktibidad ng karne, na ipinahayag sa pagtaas ng maagang pagkahinog at buhay na timbang ng mga hayop, pagtaas ng ani ng pagkatay, at pagpapabuti ng kalidad ng bangkay. Ang mga baboy ng karne-taba (pinagsama) na mga lahi ay tinatawid sa mga boars ng mga lahi ng karne. Ang mga maliliit, hindi produktibong tupa ng mga lokal na lahi ay pinagtatalunan ng mga tupa ng mga lahi ng meat-wool, at ang mga fine-wool na tupa ay tinatawid sa mga tupa ng maagang hinog na karne o semi-fine-fleece na mga lahi. Upang madagdagan ang produktibidad ng karne, ang mga baka ng pagawaan ng gatas, gatas-karne at mga lokal na lahi ng karne ay tinatawid sa mga toro ng mga dalubhasang lahi ng karne.

Lit.: Darwin Ch., Ang aksyon ng cross-pollination at self-pollination sa mundo ng halaman, trans. mula sa English, M.-L., 1939; Kirpichnikov V.S., Genetic na pundasyon ng heterosis, sa koleksyon: Mga tanong ng ebolusyon, biogeography, genetika at pagpili, M., 1960; Hybrid na mais. Koleksyon ng mga pagsasalin, M., 1964; Pinagsamang pang-agham na sesyon sa mga problema ng heterosis. Abstract ng mga ulat, sa. 1-6, M., 1966; Paggamit ng heterosis sa pag-aalaga ng hayop. [Mga materyales sa kumperensya], Barnaul, 1966; Heterosis sa pag-aalaga ng hayop. Listahan ng bibliograpiya, M., 1966; Guzhov Yu. L., Heterosis at ani M., 1969; Brewbaker J.L., Agricultural Genetics, trans. mula sa English, M., 1966; Turbin N.V., Khotyleva L.V., Paggamit ng heterosis sa produksyon ng pananim. (Rebyu), M., 1966; Kirpichnikov V.S., Pangkalahatang teorya ng heterosis, l. Mga mekanismo ng genetic, "Genetics", 1967 No. 10; Fincham J. R. S., Genetic complementation, N. Y. - Amst., 1966.

Great Soviet Encyclopedia. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. 1969-1978 .

Mga kasingkahulugan:

Tingnan kung ano ang "Heterosis" sa iba pang mga diksyunaryo:

Ang pagbilis ng paglaki, pagtaas ng laki, pagtaas ng sigla at pagkamayabong ng mga unang henerasyong hybrid kumpara sa mga magulang na anyo ng mga halaman o hayop. Karaniwan, ang heterosis ay bumababa sa ikalawa at kasunod na mga henerasyon. Laganap ang heterosis... ... Diksyunaryo sa pananalapi

Ang Heterosis (isinalin mula sa Griyego bilang pagbabago, pagbabagong-anyo) ay isang pagtaas sa posibilidad na mabuhay ng mga hybrid dahil sa pamana ng isang tiyak na hanay ng mga alleles ng iba't ibang mga gene mula sa kanilang hindi magkatulad na mga magulang. Ang phenomenon na ito ay kabaligtaran ng inbred... Wikipedia

- (mula sa Greek heteroiosis pagbabago, pagbabagong-anyo), ang pag-aari ng unang-generation hybrids upang malampasan ang pinakamahusay na ng mga magulang form sa sigla, pagkamayabong at iba pang mga katangian. Sa ikalawa at kasunod na mga henerasyon, ang heterosis ay karaniwang nawawala.... ... Modernong encyclopedia

- (mula sa Greek heteroiosis change transformation), ang pag-aari ng mga unang henerasyong hybrids upang malampasan ang pinakamahusay na mga form ng magulang sa sigla, pagkamayabong at iba pang mga katangian. Sa ikalawa at kasunod na mga henerasyon, ang heterosis ay karaniwang kumukupas. Heterosis... Malaking Encyclopedic Dictionary

- (mula sa Greek heteroiosis change, transformation), "hybrid power", ang superyoridad ng mga hybrid sa isang bilang ng mga katangian at katangian kaysa sa mga magulang na anyo. Ang katagang "G." iminungkahi ni J. Schell noong 1914. Bilang isang tuntunin, ang G. ay katangian ng mga hybrid na unang henerasyon ... Biyolohikal na encyclopedic na diksyunaryo

Excellence Dictionary ng mga kasingkahulugan ng Russian. heterosis noun, bilang ng mga kasingkahulugan: 1 excellence (14) ASIS Dictionary of Synonyms. V.N. Tr... diksyunaryo ng kasingkahulugan

- (mula sa Greek heteroiosis change, transformation), hybrid power, tumaas na sigla at fertility ng mga first-generation hybrids kumpara sa parental forms. Una itong inilarawan ni Charles Darwin (1859). Teoretikal na pundasyon ng heterosis... ... Diksyonaryo ng ekolohiya

HETEROSIS, tumaas na sigla, na ipinakita sa ilang mga kaso ng hybrid na supling (tingnan ang HYBRID), hindi katangian ng mga magulang... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo

Heterosis. Tingnan ang hybrid na sigla. (

Heterosis

Ang konsepto ng heterosis.

Ang inbreeding ay sinamahan ng inbreeding depression, pagtaas ng homozygosity ng inbred offspring at pagtaas ng genetic na pagkakapareho ng inapo sa ninuno. Ang heterosis ay may kabaligtaran na biological at genetic na mga katangian.

Sa ilalim heterosis maunawaan ang higit na kahusayan ng unang henerasyong supling sa mga anyo ng magulang sa posibilidad na mabuhay, tibay, produktibidad, na lumitaw kapag tumatawid sa iba't ibang lahi, lahi ng hayop, at mga uri ng zonal.

Ang kababalaghan ng heterosis, o "hybrid vigor," ay napansin sa pagsasagawa ng pag-aalaga ng hayop noong sinaunang panahon, lalo na kapag gumagawa ng mga mula sa pamamagitan ng pagtawid sa isang asno kasama ang isang asno. Si Charles Darwin ay unang nagbigay ng siyentipikong paliwanag tungkol sa "hybrid vigor" na lumitaw sa mga supling kapag ang mga hindi nauugnay na organismo ay tumawid. Ipinaliwanag niya ang epektong ito ng biological dissimilarity ng male at female gametes, na sanhi ng impluwensya ng mga pagkakaiba sa kapaligiran kung saan nakatira ang mga magulang.

Mga teoryang genetic ng heterosis

Ang termino " heterosis"ay ipinakilala ni G. Schell (1914), at ipinaliwanag ang pagkakaroon ng "hybrid vigor" ng estado ng heterozygosity sa genotype ng isang organismo, na nabuo bilang resulta ng pagtawid. Ang heterosis hypothesis, na binuo ni G. Schell, E East at H. Hayes, ay nagpapaliwanag ng phenomenon ng heterozygosity sa pamamagitan ng pagkakaroon ng heterozygosity ng iba't ibang loci at ang nagresultang overdominance, iyon ay, kapag ang aksyon ng isang heterozygote Ahh ang pagpapakita ng phenotype ay mas malakas kaysa sa homozygous dominant genotype AA(iyon ay, ang epekto ng aksyon Ahh mas maraming aksyon AA) Ang kahalagahan ng heterozygosity ay nakumpirma ng mga gawa ni N. P. Dubinin, M. Lerner at iba pang mga siyentipiko,

Ang isa pang paliwanag ng heterosis, na binuo ni Keibl at Pellew (1910), ay batay sa katotohanan na kapag tumatawid sa mga organismo na nagdadala ng iba't ibang homozygous na mga gene sa kanilang genotype, halimbawa. AAbb) At aaBB, y crossbred offspring, recessive alleles transform sa isang heterozygous form ng genotype AaB, kung saan ang mga nakakapinsalang epekto ng recessive genes ay inaalis. Ang impluwensya ng nangingibabaw na mga gene sa pagpapakita ng heterosis ay maaaring ipaliwanag ng simpleng kabuuang epekto ng isang malaking bilang ng mga nangingibabaw na gene, iyon ay, mayroong isang additive effect.

Iminungkahi ni K. Davenport (1908) at D. Jones (1917) na ipaliwanag ang heterosis batay sa hypothesis ng interaksyon ng mga non-allelic dominant genes ng parehong mga magulang, na nagbibigay ng kabuuang epekto na nagiging sanhi ng heterosis.

Ang isang ekolohikal na uri ng heterosis ay nakilala (Merkuryeva at 1980), na sanhi ng proseso ng acclimatization at nagpapakita ng sarili sa mga hayop ng unang henerasyong ekolohikal. Ang ganitong uri ng heterosis ay nagpakita ng sarili sa pagtaas ng produksyon ng gatas ng mga supling na ipinanganak sa rehiyon ng Ryazan mula sa Ayrshire cows na na-import mula sa Finland. Sa kasunod na mga henerasyon, ang ani ng gatas ay bumaba sa isang antas na naaayon sa genetic na potensyal ng ipinakilala na grupo ng mga baka.

Ang mga modernong ideya tungkol sa mga sanhi ng heterosis ay batay sa katotohanan na ang heterosis ay resulta ng pakikipag-ugnayan ng maraming mga gene. Ang kanilang maramihang pagkilos ay humahantong sa isang heterotic na epekto.Ang paliwanag na ito ay tinatawag na balanse heterosis (Dobzhansky, 1952). Kasunod nito, patuloy na binuo ni Lerner (1954), N.V. Turbin (1961-1968) ang posisyong ito. Ayon sa kanilang mga pahayag, ang hegerosis ay sanhi ng pagkilos ng maraming mga gene, na magkaparehong balanse sa genome sa proseso ng ebolusyon, na tumutukoy sa pinakamainam pag-unlad at kakayahang umangkop ng organismo sa mga kondisyon sa kapaligiran.

Kung, sa panahon ng pagtawid, ang pinakamainam na genome ng parehong mga magulang ay pinagsama, kung gayon ang mga inapo ng unang henerasyon ay may pinaka-kanais-nais na sitwasyon sa kumbinasyon ng mga genome, na humahantong sa pagpapakita ng heterosis. Dahil dito, ang heterozygosity na kasama ng pagtawid ay sumasailalim sa presyon mula sa iba't ibang mga kadahilanan at sa gayon ay lumilikha ng balanseng pakikipag-ugnayan ng mga gene sa genome,

Sa pagsasagawa ng pag-aalaga ng hayop, ang tinatawag na negatibong heterosis kung minsan ay sinusunod, kapag ang mga supling ay may antas ng isang katangian na mas mababa sa average ng mga magulang, ngunit bahagyang mas mataas kaysa sa antas ng katangian ng magulang kung saan ito ay mas mababa. umunlad. Kung mas mataas ang mga pagkakaiba sa antas ng katangian ng mga anyo ng magulang, mas lumalapit ang average na antas ng katangian ng mga inapo sa antas ng katangian ng pinakamasamang magulang. Ang tampok na ito ng mana ay inilarawan ni Ya L, Glembotsky na may kaugnayan sa pagputol ng lana sa mga krus na nakuha mula sa pagtawid sa mga kambing ng Angora na may mga magaspang na buhok na kambing. Ang gupit ng lana ng unang henerasyong mga crossbreed ay bahagyang mas malaki kaysa sa magaspang na buhok na mga kambing, ngunit makabuluhang mas mababa kaysa sa mga kambing ng Angora, kung saan ito ay 4-5 beses na mas malaki kumpara sa mga magaspang na buhok at crossbred na kambing.

Ang pananaliksik upang ipaliwanag ang biological na batayan ng heterosis ay isinagawa sa Institute of Experimental Biology ng Academy of Sciences ng Kazakh SSR mula noong 1962 sa ilalim ng pamumuno ng Academician F. M. Mukhametgaliev. Ang mga resulta ng pananaliksik ay buod sa monograp ni A. S. Sareenova (1982), na maaaring magsilbi bilang karagdagang materyal para sa pag-unawa sa heterosis at ang epekto ng pagtawid. Sa proseso ng trabaho, natukoy ang dami ng DNA, RNA, protina at aktibidad ng isang bilang ng mga enzyme sa mga tisyu at subcellular na istruktura ng mga cell (nuclei, chromosome) ng purebred at crossbred na tupa. Natukoy ang mga tampok ng metabolic process at heterosis sa mga hayop na naiiba sa pinagmulan. Ito ay lumabas na ang heterotic na epekto ay hindi nauugnay sa isang pagbabago sa dami ng namamana na sangkap sa isang solong cell, nucleus o chromosome. Ang pagtawid ay hindi nagiging sanhi ng pag-activate ng mga dating hindi aktibong gene na nakuha sa pamamagitan ng mga chromosome ng mga magulang sa mga crossbreed, at hindi humahantong sa isang radikal na muling pagsasaayos ng mga metabolic na proseso. Sa halip, mayroon lamang pagpapasigla ng antas ng intensity ng mga metabolic na proseso. Sa proseso ng ontogenesis, bumababa ang tensyon na ito at bumababa ang epekto ng heterosis sa mga crossbreed.

Ang biochemical effect ng heterosis sa mga crossbred ay ipinakita mismo sa pagpapasigla ng aktibidad ng mga enzyme ng tisyu (DNAase, RNase, atbp.), Na nakakaapekto sa synthesis ng mga nucleic acid. Ang aktibidad ng mga enzyme sa mga crossbreed ay nangyayari sa isang mas malawak na hanay ng pH ng kapaligiran, na nagpapataas ng ekolohikal na plasticity ng mga crossbred na organismo at kakayahang umangkop sa mga kondisyon sa kapaligiran. Dahil dito, ang pagtawid ay nakakaapekto sa mekanismo ng regulasyon ng aktibidad ng enzyme.

Ang RNA synthesis sa cell nucleus at ang pagsasalin ng RNA-guided synthesis ng mga molekula ng protina sa cytoplasm ay nangyayari sa mas mataas na antas sa mga crossbreed. Ito ay pinadali ng pagpapayaman ng cell nuclei na may mga non-histone chromatin protein, na isang tiyak na stimulator ng aktibidad ng genome. Dahil dito, pinasigla ng pagtawid ang synthesis ng ribosomal RNA, iyon ay, pinahusay nito ang proseso ng transkripsyon. Ito ay hypothesized na sa tulong ng biologically active substances (hormones, metabolites), na maaaring maka-impluwensya sa aktibidad ng genetic apparatus, posible na pahabain ang epekto ng heterosis sa mas mahabang panahon ng ontogenesis.

Mayroong iba pang mga biochemical na paliwanag para sa heterosis. Ito ay pinaniniwalaan na ang pangunahing dahilan para sa hybrid na kapangyarihan ay ang pagbuo sa mga kromosom ng mga sensitibong kopya ng mga istrukturang gene, na bumubuo ng labis na impormasyon sa mga selula at tinutukoy ang mataas na pagkakatugma ng mga proseso ng metabolic (Severin, 1967).

Ang mga paliwanag para sa heterosis na epekto ay matatagpuan sa pag-aakalang ang mga crossbreed ay may mga polymorphic na uri ng mga protina (isoenzymes), na naiiba sa ilang mga katangian.

Ang mga anyo ng magulang ay walang polymorphism ng mga enzyme, at kapag sila ay tumawid, ang polymorphism at ang bilang ng polymorphic loci y ay nabuo sa mga crossbreed. kung kaya't mas marami sila kaysa sa kanilang mga magulang. Ito, ayon sa ilang mga siyentipiko (Fincham, 1968; Kirpichnikov, 1974), ay nagpapaliwanag ng epekto ng labis na pangingibabaw. Naniniwala si F. M. Mukhametgaliev (1975) na ang mutual stimulation ng genome sa panahon ng fertilization ay katumbas ng additive effect ng united genetic system at ang batayan para sa paglitaw ng heterosis, ngunit hindi ito ang sanhi ng paglitaw ng mga bagong katangian sa genetic material, samakatuwid ang heterosis ay nagpapakita ng sarili sa dami ng mga pagbabago sa mga katangian at may isang polygenic na uri ng pamana.

Ang isang bagong diskarte sa pagpapaliwanag ng heterosis effect ay iminungkahi ni V. G. Shakhbazov (1968). Naniniwala siya na ang heterosis ay may biophysical na batayan, dahil sa panahon ng pagpapabunga isang palitan ng mga de-koryenteng singil ng mga homologous chromosome ay nangyayari, na nagpapataas ng aktibidad ng mga chromosome sa hybrid zygotes. Ito ay humahantong sa akumulasyon ng mga acidic na protina at RNA, pinatataas ang ratio ng nucleolus-nuclear at pinatataas ang rate ng mitotic division.

Ang mga paliwanag sa itaas ng mga sanhi ng heterosis effect ay nagpapahiwatig ng kakulangan ng pagkakaisa sa siyentipikong paliwanag ng phenomenon ng heterosis, at samakatuwid ang problema ay nananatili para sa karagdagang pag-aaral at pagsasaalang-alang. Sa kabila nito, sa pagsasanay sa pag-aalaga ng hayop, ang mga diskarte sa pagpili ng hayop ay ginagamit upang pagsamahin at pahusayin ang epekto ng heterosis. Mayroong ilang mga pamamaraan para sa pagkalkula ng magnitude ng heterosis effect. Ang tinatawag na totoong uri ng heterosis ay nakikilala, na tinutukoy ng laki ng higit na kahusayan ng katangian sa mga crossbred na hayop sa parehong mga anyo ng magulang. Ang isa pang uri ng heterosis ay hypothetical, kapag ang mga katangian ng crossbred supling ay lumampas sa arithmetic average na antas ng katangian ng parehong mga magulang.

Kung walang data sa isa sa mga lahi kung saan nakuha ang mga crossbreed, kung gayon ang kanilang pagganap ay inihambing sa lahi ng magulang, at ang pinahusay na pagganap ng crossbreed ay tinatawag na hindi heterosis, ngunit ang epekto ng pagtawid.

Ang pagbubuod ng modernong pag-unawa sa mga phenomena ng inbreeding depression at heterosis, maaari tayong gumawa ng mga konklusyon tungkol sa pangangailangan na gamitin ang parehong mga phenomena sa praktikal na gawaing pag-aanak.

Praktikal na aplikasyon ng heterosis

Ang modernong pagsasaka ng mga hayop ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggamit ng crossbreeding, na sinamahan ng isang heterotic na epekto, lalo na para sa pag-aalaga ng itlog at broiler na manok. . Kasama sa sistemang ito ang dalawang pangunahing yugto; pagpaparami ng mga inbred na linya ng mga ibon gamit ang iba't ibang uri ng inbreeding at crossing (crossing) lines upang makakuha ng tinatawag na hybrid bird na nagpapakita ng heterosis. Halimbawa, sa Netherlands, ang kumpanya ng Eurybrid ay nagtatrabaho sa dalawang krus ng mga manok na nangingitlog: "Hisex White" (white shell, batay sa Leghorns) at "Hisex Brown" (na may partisipasyon ng Rhode Island at New Hampshire na may brown shell). Ang dalawang krus na ito ay sumasakop sa isang nangungunang posisyon sa produksyon ng itlog sa mundo.

Ang paggawa ng hybrid egg at meat poultry ay isinasagawa din sa ating bansa. Upang maisagawa ang pagpili para sa heterosis, ang mga inbred na linya ay pinalaki sa pamamagitan ng pagsasama ayon sa uri ng "brother x sister" para sa 3-4 na henerasyon o higit pa, na pinagsama ito sa mahigpit na pag-culling ng mga hindi kanais-nais na indibidwal. Sa malaking bilang ng mga naitatag na linya, humigit-kumulang 10-15% ng mga linya ang nananatili sa dulo, na may isang inbreeding coefficient sa average na 37.5% (pagsasama ng buong kapatid para sa tatlong henerasyon). Susunod, ang natitirang mga linya ay tumawid sa bawat isa upang suriin ang kanilang pagiging tugma, pagkatapos ay ang pinakamatagumpay na mga kumbinasyon ay naiwan para sa pagtawid sa produksyon at ang 2-, 3-, 4-linya na mga hybrid ay nakuha,

Ang paggamit ng heterosis effect ay ginagamit din sa pagtatrabaho sa iba pang uri ng hayop, lalo na sa pag-aanak ng baka ng baka, pagsasaka ng tupa, pagsasaka ng kamelyo, at pagsasaka ng isda. Ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng epekto ng heterosis ay iba-iba. Ang Heterosis ay nagpapakita ng sarili sa panahon ng interspecific na pagtawid ng mga hayop: pagkuha ng mga mules mula sa pagtawid sa isang asno na may isang asno, pagpaparami ng mga bagong heterotic na lahi sa pamamagitan ng pagkuha ng mga hybrids mula sa pagtawid ng mga baka na may zebu (Santa Gertrude, Beefmaster, Charbray, Bridford - sa USA; Sao Paulo - sa Brazil ; Haup Holstein - sa Jamaica). Sa ating bansa, ang malayong hybridization ay isinasagawa sa pagitan ng fine-wool na tupa at argali at isang bagong lahi ang binuo - arharomerinos. Sa Kyrgyzstan at Altai, nakuha ang mga hybrid ng yak at Simmental na baka.

Ang malayong hybridization ay sinamahan ng pagpapakita ng heterosis para sa isang bilang ng mga katangiang mahalaga sa ekonomiya.

Ang problema sa pagkuha at pagpapahusay ng epekto ng heterosis ay hindi pa ganap na nalutas. Ang pangunahing balakid na hindi malalampasan ay ang pagkawala ng heterotic na epekto sa ikalawang henerasyon, iyon ay, ang heterosis na nakuha sa unang henerasyon ay hindi pinagsama, ngunit nawala sa mga susunod na henerasyon kapag ang pag-aanak ay "sa kanilang sarili." Ang ilang mga pamamaraan ay nagpapahintulot sa heterosis na mapanatili sa ilang henerasyon. Ang isa sa mga pinaka-naa-access at epektibong paraan ay ang variable crossing, na ginagamit sa komersyal na pagsasaka ng mga hayop. Kasabay nito, mula sa mga unang henerasyong crossbreed na nakuha mula sa pagtawid ng mga reyna ng lahi A na may mga sires ng lahi B, ang pinakamagandang bahagi ng mga reyna ay nakahiwalay at tumawid sa sire ng lahi C, at nakuha ang pangalawang henerasyon na mga krus, na may ang pagpapakita ng heterosis kapag pinagsama ang tatlong lahi (A, B, C). Susunod, ang pangalawang henerasyon na mga crossbreed ay maaaring i-cross sa sire ng lahi D at makakuha ng mas kumplikadong mga crossbreed, na kumakatawan sa pagmamana ng orihinal na maternal breed A at ang pagmamana ng mga paternal breed na B, C at B. Walang iba pang mga pamamaraan na binuo. sa pag-aalaga ng hayop upang mapanatili ang epekto ng heterosis.

Sa pagsasagawa ng modernong pag-aalaga ng hayop, napatunayan na ang epekto ng heterosis ay magkakaiba at ipinahayag sa pagpapabuti ng mahahalagang katangian ng ekonomiya. Ang mga pangunahing tagapagpahiwatig ng heterosis ay isang pagtaas sa embryonic at postembryonic viability; pagbabawas ng mga gastos sa feed bawat yunit ng produksyon; pagtaas ng maagang kapanahunan, pagkamayabong, produktibo; pagpapakita ng mas malaking pagkakataon para sa pagbagay sa pagbabago ng mga kondisyon at mga bagong elemento ng teknolohiya. Ang malawak na hanay ng heterotic na epekto, na ipinakita sa iba't ibang mga katangian ng reaksyon, ay isang pagmuni-muni ng mga proseso ng physiological at biochemical na sanhi ng mga kakaibang katangian ng genetic apparatus ng mga heterotic na hayop.

Ang paggamit ng Heterosis sa produksyon ng pananim ay isang mahalagang pamamaraan para sa pagtaas ng produktibidad ng halaman. Ang ani ng heterotic hybrids ay 10-30% na mas mataas kaysa sa conventional varieties. Para sa paggamit ng mga hydrocarbon sa produksyon, ang mga cost-effective na pamamaraan ay binuo para sa pagkuha hybrid na binhi n mais, kamatis, talong, paminta, sibuyas, pipino, pakwan, kalabasa, sugar beet, sorghum, rye, alfalfa at iba pang produktong pang-agrikultura. halaman. Ang isang espesyal na posisyon ay inookupahan ng isang pangkat ng mga vegetatively propagated na halaman kung saan posible para sa G. na maitatag sa mga supling, halimbawa, mga varieties ng patatas at prutas at berry crops na pinalaki mula sa hybrid na mga buto. Upang magamit ang genetics para sa mga praktikal na layunin, ang intervarietal crossings ng homozygous varieties ng self-pollinating plants, intervarietal (interpopulation) crossings ng self-pollinating lines ng cross-pollinating plants (pares, trilineal, double-quadrilineal, multiple) at varietal-lineal crossing ay ginamit. Ang bentahe ng ilang uri ng pagtawid para sa bawat produktong agrikultural. ang kultura ay itinatag batay sa pagtatasa ng ekonomiya. Ang pag-aalis ng mga kahirapan sa pagkuha ng mga hybrid na buto ay maaaring mapadali sa pamamagitan ng paggamit ng cytoplasmic male sterility (CMS), ang pag-aari ng hindi pagkakatugma sa ilang mga cross-pollinating na halaman at iba pang namamana na mga tampok sa istraktura ng bulaklak at inflorescence, na inaalis ang mataas na gastos ng pagkakastrat. . Kapag pumipili ng mga form ng magulang para sa paggawa ng mga heterotic hybrids, ang kanilang kakayahang pinagsama ay tinasa. Sa una, ang pagpili sa direksyong ito ay nabawasan sa pagpili ng pinakamahusay na mga genotype sa mga tuntunin ng kumbinasyonal na halaga mula sa mga populasyon ng mga open-pollinated na varieties batay sa inbreeding sa anyo ng sapilitang self-pollination. Ang mga pamamaraan ay binuo para sa pagtatasa at pagtaas ng pinagsama-samang kakayahan ng mga linya at iba pang mga grupo ng mga halaman na ginagamit para sa pagtawid.

Alam ng bawat residente ng tag-araw o hardinero kung ano ang heterosis. Ang isa pang bagay ay madalas na hindi natin iniuugnay ang biyolohikal na konseptong ito at ang epektong dulot nito sa masalimuot na salitang ito. At bagaman sa pangunahing siyentipikong komunidad mayroon pa ring mga debate tungkol sa mga mekanismo at epekto ng heterosis, ang karaniwang tao ay matagal nang ginagamit ito sa pang-araw-araw na buhay. Sa artikulo ay susubukan naming malinaw at malinaw na ipaliwanag kung ano ang heterosis, ano ang epekto nito at kung paano ito ginagamit sa aktibidad ng ekonomiya ng tao.

Kaalaman sa akademya

Ang Heterosis ay isang biological phenomenon ng "hybrid strength", lalo na ang pagtaas ng sigla, mabilis na paglaki at mas malalaking sukat ng hybrids sa unang henerasyon kumpara sa mga organismo ng magulang. Filial 1 o F1, bilang mga inapo ng unang henerasyon ay itinalaga, kung ang mga magulang ay hindi pareho ng species, maaaring magkaroon o hindi magkaroon ng epekto ng heterosis. Ang mga pagbabago ay hindi lilitaw sa mga susunod na henerasyon. Ang epekto ng heterosis ay hindi palaging kapaki-pakinabang para sa isang partikular na organismo. Tulad ng nalalaman, ang mga hybrid ay kadalasang mababa ang pagkamayabong (ang kakayahang magparami ng mga mayabong na supling) hanggang sa at kabilang ang kawalan ng katabaan.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ano ang heterosis, lalo na ang pagpapalakas ng mga hybrid, ay kilala kahit na bago pa ang mga batas ng mana ni Mendel. Ang termino ay ipinakilala noong 1914 ng American biologist na si W. Schell. Ngunit noong 1765, ang Russian naturalist at biologist na si I. Kelreuter ang unang naglarawan ng hybrid na sigla ng mga inapo ng shag at panicle tobacco, na nakuha niya sa pamamagitan ng artipisyal na cross-pollination ng mga halaman. At si C. Darwin ay nagsulat pa ng isang hiwalay na gawain sa kapangyarihan ng mga hybrid form - "Ang Epekto ng Cross-Pollination at Self-Pollination sa Plant World" (1876). Ang hybrid corn seeds ay ginawa sa maraming dami ni D. Bill sa Michigan Agricultural College noong 1878 pa.

Mekanismo: komplementasyon o labis na pangingibabaw

Ano ang heterosis mula sa punto ng view ng mga mekanismo nito ay isang katanungan pa rin ngayon. Sa mga karampatang siyentipiko, mayroong dalawang teorya tungkol sa mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito:

Ipinapaliwanag ng teorya ng complementarity ang phenomenon ng pagpapalakas ng mga hybrid sa pamamagitan ng "pag-on" ng mga gene na mayroon ang mga parental form sa homozygous (aa o AA) na estado. Sa unang henerasyon ng mga hybrid, ang heterozygous gene allele (Aa) ay nagdudulot ng heterosis.
Ang teorya ng overdominance. Ayon sa bersyong ito, ang heterosis ay sanhi ng tumaas na pangingibabaw ng mga nangingibabaw na alleles sa mga hybrid at pagsara ng mga repressor (mga mapang-api) ng mga gene. Ang isang mahalagang papel dito ay inookupahan ng teorya ng hierarchy ng gene, ayon sa kung saan ang genome ay naglalaman ng mga pangunahing regulator - mga gene na may mahalagang papel sa pagsasama ng ilang mga gene.

Ang mga kamakailang pag-aaral ng molecular biology, gayunpaman, ay nagpapatunay sa pagkakaroon ng heterotic hybrids ng mga mekanismo ng parehong complementation at overdominance, at ang pagkakaroon ng mga pangunahing "switch" ng mga gene, na nag-uutos ng musika sa orkestra ng pagpapatupad ng genome.

Mga uri ng heterosis

Mayroong mga sumusunod na uri ng hindi pangkaraniwang bagay na ito:

Isang reproductive form kung saan mayroong pagtaas sa fertility at mas mahusay na pag-unlad ng mga reproductive organ, buto o prutas.
Ang somatic heterosis ay sanhi ng pagkakaisa ng mga alleles at higit na pag-unlad ng mga vegetative at somatic na organo.
Ang adaptive form ay nakakatulong upang mapataas ang posibilidad at katatagan ng mga hybrid na organismo.

Heterosis sa kalikasan at aktibidad ng ekonomiya ng tao

Sa kalikasan, lumitaw ang interspecific inbreeding kasama ng sekswal na pagpaparami. At sa pagtuturo ng ebolusyon ay mayroong kahit isa sa mga pamamaraan ng speciation - hybridization. Ginagamit ng tao ang epekto ng heterosis mula pa noong una. Halimbawa, ang mga hybrid na horse-donkey (o dromedary camel) ay kilala sa kanilang lakas at mas mataas na tibay. Ang hybrid form na "bister", na nakuha mula sa pagtawid sa beluga at sterlet, ay aktibong ginagamit sa pagsasaka ng isda, dahil mas mabilis itong lumalaki kaysa sa mga form ng magulang. Sa crop production, matagal na tayong lumipat sa hybrid crop production. Ang pagiging produktibo ng mga hybrid ng mais, sibuyas, kamatis, pipino at kampanilya ay 25% na mas mataas kaysa sa mga purong linya (ipinahiwatig ng icon na "F1" sa mga buto).

Heterosis sa mga tao: jers at mongs

Ang heterosis effect ay nangyayari sa interracial marriages. Ang paksang ito ay medyo sensitibo, lalo na sa konteksto ng pseudo-scientific na espekulasyon tungkol sa pagkabulok ng bansa at iba pang mga populist na pahayag. Ngunit ang mga geneticist at molecular biologist ay walang alinlangan na nagsasabi na ang heterosis ay sanhi ng parehong mga mekanismo sa interethnic marriages, at ang pangkalahatang biological parameter ng mga supling ay maaaring mas mataas kaysa sa mga magulang. Kapag ang epekto ng heterosis ay nagpapakita mismo (na mas malamang kung ang mga magulang ay may purong pambansang katangian), ang mga tao ay tinatawag na salitang "jer" mula sa GeteRozis, GR. Kung ang epekto ng heterosis ay hindi nagpapakita mismo, ang pangkalahatang mga parameter ng mga bata ay magiging mas malala kaysa sa mga magulang. Ang ganitong mga tao ay tinatawag na "mong" mula sa MONGrel.

At sa wakas

Para sa sangkatauhan, ang huling 100-150 taon ay naging mga taon ng pag-unlad ng mga komunikasyon sa transportasyon at paglipat ng populasyon, ang pagkawasak ng mga hadlang sa uri, relihiyon at etniko. Ito ay humantong sa paghahalo ng mga bansa at nasyonalidad, interracial at interethnic marriages. At marahil ito ay ang epekto ng heterosis sa biology na isang pagtaas sa paglaki ng populasyon sa karamihan ng mga bansa sa pamamagitan ng 5-15 cm at ang pagsisimula ng pagdadalaga sa pamamagitan ng 13-14 taon sa halip na 16-18 lamang 100 taon na ang nakakaraan?

HETEROSIS (mula sa salitang Griyego nagpapakita ng sarili sa pagtaas ng posibilidad na mabuhay, pagkamayabong at pagiging produktibo ng mga hybrids. Ang terminong "heterosis" ay iminungkahi ng American geneticist na si G. Schell noong 1914, bagaman ang kababalaghan ng heterosis mismo ay kilala mula noong sinaunang panahon, at ang unang siyentipikong paglalarawan nito ay ginawa ng German botanist na si I. Kölreuther (1760). Ang kakaiba ng heterosis ay na ito ay nagpapakita ng sarili sa lahat ng mga unang henerasyon na hybrid na nakuha mula sa pagtawid sa mga hindi nauugnay na anyo: mga lahi, varieties, linya at kahit na mga species. Sa isang serye ng mga kasunod na henerasyon (pagtatawid ng mga hybrid sa isa't isa), ang proporsyon ng mga inapo na may heterosis ay unti-unting bumababa at pagkatapos ay nawawala. Ang superyoridad ng mga hybrid kaysa sa pinakamahusay sa mga anyo ng magulang ay itinalaga bilang tunay na heterosis. Sa kaso kapag ang mga hybrid ay lumampas lamang sa average na halaga ng parehong mga magulang, nagsasalita sila ng potensyal na heterosis. Ang pinakamalaking epekto ng heterosis ay maaaring magpakita mismo sa double interline hybrids - mga inapo mula sa pagtawid sa dalawang magkaibang simpleng interline hybrids. Ang heterosis ng mga halaman at hayop ay ginagamit bilang pinakamahalagang pamamaraan para sa pagtaas ng mga ani at produktibidad. Mahalagang maunawaan ang mga mekanismo ng heterosis, pati na rin bumuo ng mga pamamaraan para sa pagsasama-sama nito. Wala sa mga iminungkahing hypotheses (heterozygosity, paborableng dominant genes, genetic balance, pagbuo ng compensatory gene complexes, atbp.) ang ganap na nagpapaliwanag ng mga mekanismo ng heterosis. Ito ay pinaniniwalaan na maraming mga dahilan para sa paglitaw nito. Bilang mga diskarte sa paglutas ng problema ng pag-aayos ng heterosis, polyploidy, ang paglikha ng mga matatag na heterozygous na istruktura at ang paggamit ng lahat ng anyo ng apomixis, pati na rin ang vegetative propagation ng hybrids, pagdoble ng mga indibidwal na gene o maliit na mga seksyon ng chromosome, paglipat ng nuclei ng somatic mga selula sa mga hayop sa denucleated (enucleated) na mga itlog (cellular engineering).

V. S. Mikheev.

Ang heterosis sa pag-aalaga ng hayop ay sinusunod: sa panahon ng interspecific hybridization (halimbawa, ang isang mule na nakuha sa pamamagitan ng pagtawid sa isang asno kasama ang isang asno ay nalampasan ang mga magulang nito sa lakas, tibay at pagganap); na may crossbreeding (halimbawa, ang mga crossbreed na nakuha mula sa industrial crossing ng Large White at Estonian na baboy ay may average na pang-araw-araw na pagtaas sa live weight na 6-10% na mas mataas kaysa sa kanilang mga purebred na magulang); na may mga interline crossing (halimbawa, ang mga hybrid laying hens ay gumagawa ng 30-50 mas maraming itlog bawat taon kaysa sa mga hens ng orihinal na linya); na may magkakaibang pagpili ng mga parental pairs ng parehong lahi. Ang antas ng pagpapakita ng heterosis ay nakasalalay sa pagiging tugma (combinative na kakayahan) ng mga magulang (linya, lahi). Ang mga hybrid o cross ay maaaring higit na mataas sa isa o higit pang mga katangian kumpara sa pinakamahusay sa mga anyo ng magulang (halimbawa, ang live na timbang ng isang Cornish rooster sa 6 na linggo ay 2.0 kg, isang Plymouth rock hen ay 1.7 kg, at ang average na live na timbang ng ang mga supling na nakuha mula sa kanila ay 2,1 kg); maaaring may indicator ng anumang katangian na lumampas sa arithmetic average ng katangiang ito sa mga magulang (halimbawa, ang produksyon ng itlog ng mga hens ng line A ay 320 itlog sa 72 na linggo ng buhay, line B ay 280 itlog, at hybrid mantika AB. ay 309 itlog). Minsan ang mga hybrid na unang henerasyon ay mas mataas kaysa sa mga anyo ng magulang sa isang katangiang nagmula sa iba pang dalawa, na ang bawat isa ay may isang intermediate na uri ng mana. Halimbawa, ang ani ng gatas ng isang black-and-white cow sa panahon ng lactation ay 6000 kg ng gatas na may 3.0% fat content, ang Jersey cow ay 3000 kg ng gatas na may 6.0% fat content, at ang mga cross ng mga breed na ito ay 4500 kg ng gatas na may 4.5% na nilalaman ng taba. Sa mga tuntunin ng ani ng gatas at nilalaman ng taba, ang heterosis ay hindi sinusunod. Bukod dito, ang kabuuang halaga ng taba ng gatas na nakuha sa panahon ng paggagatas mula sa mga crossbred na baka (202.5 kg) ay mas malaki kaysa sa mga purebred na baka (180 kg).

Lit.: Kochish I. I., Sidorenko L. I., Shcherbatov V. I. Biology ng agrikulturang manok. M., 2005; Bakai A.V., Kocsis I.I., Skripnichenko G.G. Genetics. M., 2006.

I. I. Kocsis.

Ang heterosis sa paglaki ng halaman ay ipinapakita sa higit na kahusayan ng mga unang henerasyong hybrid (F1) sa pinakamahusay na mga anyo ng magulang sa isa o higit pang mga katangian, kabilang ang isang pagpapabuti sa habitus ng halaman, isang pagtaas sa masa ng mga vegetative at generative na organo, isang pagpapabuti sa biochemical at physiological na katangian; nadagdagan ang kakayahang umangkop, nadagdagan ang pagiging produktibo ng 15-50%. Ang higit pang mga crossed parental form ay naiiba sa morphological, biological, physiological, adaptive at iba pang mga katangian, mas heterosis manifests mismo. Ang pagpili ng F1 hybrids ay binubuo ng ilang yugto. Una, sila ay naghahanap at gumagawa ng mga anyo ng halaman na may mga katangian o mekanismo na pumipigil sa self-pollination (dioecy, sterility, atbp.). Sa susunod na yugto, sa pamamagitan ng paulit-ulit na self-pollination ng cross-pollinating na mga halaman, ang mga inbred na linya na homozygous para sa mga pangunahing katangiang may halaga sa ekonomiya ay nalikha. Susunod, sa pamamagitan ng reciprocal crossings sa iba pang mga inbred na linya, ang mga ito ay tinasa para sa kanilang pinagsamang kakayahan, at ang pinakamahusay na mga hybrid at ang kanilang mga linya ng magulang ay nakahiwalay. Ang huling yugto ay binubuo ng produksyon ng mga buto ng heterotic hybrids gamit ang iba't ibang mga krus (intervarietal, varietal, linear, atbp.). Nililinang nila ang mataas na produktibong F1 hybrids ng mga butil, munggo, gulay, ornamental at iba pang pananim. Ang ilang mga sangay ng produksyon ng pananim (halimbawa, gulay na lumalaki sa protektadong lupa) sa simula ng ika-20 siglo ay ganap na lumipat sa paggamit ng mga heterotic hybrids. Ang epekto ng heterosis ay napanatili sa mga halaman ng susunod na henerasyon lamang sa panahon ng vegetative propagation.

Portal para sa mga mag-aaral. Paghahanda sa sarili