Много существует растений, выращиваемых в наших садах, которые по сути являются ядовитыми - аконит, прострел (сон-трава), ландыш, колхикум - безвременник и т.д. Но никто не спешит отказываться от них - ведь получение чистых химических веществ из этих растений процесс сложный, а в пищу мы их не употребляем. Чем же так интересен алкалоид колхицин, содержащийся, например, во всеми любимом безвременнике?

северные персики
Начнем с азов биологии из школьной программы, которые мы уже, наверное, и подзабыли. При делении клетки ДНК сначала удваивается, а затем клетка делится на две с одинаковыми наборами хромосом. Так вот этот самый колхицин препятствует нормальному делению клетки. ДНК удваивается, учетверяется, и т. д., а клетка задерживается в своём делении.

Когда же она разделилась, то в процессе роста в клетках нового растения этих самых наборов хромосом уже не 2n (стандартный диплоид), а 4n, 8n и т.д. Это и есть наш полиплоид. В настоящее время установлено, что 1/3 всех покрытосеменных растений на земле являются полиплоидами. Эти естественные природные мутации просходили по разным причинам - температурный шок, травмы, болезни, солнечная радиация.

Человек давно использует полиплоидию для выведения высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений. Сначала это делалось бессознательно: просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же особенно крупные плоды. С появлением генетики выяснилось, что такие гиганты - это полиплоиды. В растениеводстве известно более 500 полиплоидов (свекла, виноград, редис, лук и др.).

Большое многообразие полиплоидов наблюдается в цветоводстве: если одна исходная форма в 2n=18 хромосом, то культивируемые растения этого вида могут иметь 36, 54 и до 198 хромосом. Можно получить и совсем уж чудо-химеру, это когда в процессе нарушения колхицином нормального деления мы получаем клетки с разными наборами хромосом в одном растении.

Такие растения необычны, и во взрослом состоянии разные части растения несут разные признаки. Люди давно приметили такие природные мутации, и отделенная часть растения с интересными признаками давала начало новому сорту. Таким образом, например, были впервые получены колонновидные яблони, а расшатанный генетический фонд хост собственно и является основой бесчисленного количества сортов этого растения. Природные мутации вместе с бесконечными переопылениями и отбором и были, собственно, основой селекции во все времена человечества.

Но мы живем в XXI веке - наука шагнула далеко вперед, да и время летит, похоже, всё стремительнее. Ну нет у нас в запасе нескольких поколений для так называемой "народной" селекции, уже сейчас и быстрее хочется увидеть что-нибудь новенькое, а ещё интереснее - попробовать поэкспериментировать и с гордостью увидеть результаты собственного труда.

Серьёзная наука для экспериментальной, ускоренной селекции имеет в своём арсенале огромное количество возможностей - обработка лазером, радиация, рентген, мутагены и супермутагены. А что делать пытливому и увлеченному садоводу? Где взять чистый колхицин для своих экспериментов?

Пошли копать безвременник!

Вполне еще успеем при такой погоде, а время сева не за горами. Содержание колхицина в луковице - 0,25%, в цветах - 0,8%, в семенах -1,2%. Работать, естественно, удобнее с луковицей. Дальше всё просто - получить сок (натереть на терке, измельчить в мясорубке, ступке, кому что нравится), отжать, профильтровать, поставить в холодильник. Сок лучше готовить непосредственно перед посевом. Не забывать о мерах безопасности! Необходимы маска, перчатки; руки и инструмент мыть - сок не пить!

Оптимальный процент колхицина в растворе для получения полиплоидов - 0,1-0,2% - соответственно, надо разбавить водой наш раствор (сок) наполовину или на четверть. Время замачивания семян в растворе для разных растений разное, но обычно для сухих - сутки, для проростков - 8-12 часов. Но это только общие принципы. Экспериментируйте.

По опыту скажу, что чем более "рыхлая" кожица у семени, тем меньше времени требуется. Например, для примул и часа достаточно, и раствор слабее. Естественно, не начинайте ваши эксперименты на дорогих (покупных) семенах: колхицин - сильный мутаген, и часть семян погибнет. Используйте собственные семена, в которых вы уверены, что они свежие и именно того вида, с которым хотите работать.

Самое интересное, что результат нашей "кухонной" науки виден достаточно быстро. На стадии проростка гипокотиль (место между корешком и зачатком листика - подсемядольное колено) утолщается и становится похож на малюсенький бочоночек, а сеянцы у полиплоидов отличаются более яркой и тёмно-зелёной окраской; листочки более жесткие, черешки листьев укороченные. Это хорошо заметные отличия, позволяющие уже на стадии сеянцев на подоконнике во время пикировки произвести первичный отбор.

Будьте готовы к жесточайшему отбору на всех стадиях, а то не миновать затоваривания экспериментальными растениями вашей дачи. Ведь для получения перспективных сеянцев, которые, возможно, превратятся в новый сорт, нужно дождаться цветения растения или плодоношения, смотря чем увлекаетесь.

Ну, а зачем нам всё это - погубленные луковицы безвременника, тёрки, маски, подоконники, занятые не привычной рассадой, а какими-то (ещё неизвестно получившимися ли) полиплоидами? Ох, если бы всё было так просто - умножь число хромосом - и вот тебе гигантские махровые колокольчики, ирисы, гладиолусы, малина с кулак или смородина с яйцо... Но вечный зуд изобретателя-экспериментатора: а вдруг? У других же получается, а я чем хуже?

Полиплоиды дают разное потомство - это и гигантизм (в основном), и карликовость. Ну, это, положим, нам на руку - даёшь посконник 20 см высотой для горок или крыжовник высотой 3 метра - сформировал его деревцем - и никаких проблем с колючками... А карликовая махровая сирень для цветника - слабо? Полиплоиды - это и укрупнение (в основном), и уменьшение, и уродства цветка. Рецепт один - отбор.

Полиплоиды - это и укрупнение (в основном), и уменьшение размеров плода. Здесь тоже все решается отбором. Кстати, всеми нами любимая садовая земляника (клубника) в норме имеет 2n=14 хромосом, а мы с вами выращиваем культурные сорта, которые практически все имеют 7n=98 хромосом.

Полиплоиды - это и увеличение (в основном) количества цветков на цветоносе, и уменьшение. Вырастил, оценил, отобрал - остальное безжалостно выкинул. Помните о затоваривании.

Полиплоиды - это изменение зимостойкости растений - практически всегда в сторону увеличения. Ну, это точно для нас - для Питера и других северных регионов! Хватит облизываться на западные каталоги - даёшь розы без укрытия, и еще - персиков хочу!

Кстати, самые зимостойкие из видов берёз при естественном продвижении на север за счет природной полиплоидии имеют (в отличие от своих южных собратьев с 2n=28 хромосом) 84 хромосомы.

Полиплоиды - это и изменения в жизненном цикле растений - двулетники часто превращаются в малолетники (3-4 года). К примеру, колокольчик пирамидальный (С.pyramidalis) мы получили у себя в питомнике. По своему виду он относится к двулеткам, но у нас живет уже четыре года, мы продолжаем с ним работу.

Полиплоиды часто имеют пониженную фертильность - образование семян. А потому - вперед за крыжовником без косточек - чем наш северный виноград (так часто называют крыжовник) хуже южного киш-миша?!

Полиплоиды - это и изменение количества лепестков, и недоразвитые, и махровые красавцы. Рецепт тот же - отбор.

В любом случае полиплоиды определенно не являются новыми родами в том смысле, в котором это слово использовано в Библии. Ирисы и малина остались ирисами и малиной, а не превратились в пальмы и киви.

В данной статье дано очень упрощенное представление о таком сложном явлении, как полиплоидия (да простят меня профессионалы), но нам и не надо углубляться, нам бы поэкспериментировать, свой сорт получить и порадоваться - похвастаться. Кстати, а как вы назовёте свой собственный сорт гигантского махрового гладиолуса или малины размером с яблоко - уже решили?

Инна Немцина, генеральный директор, питомник "Meristema"

Конопля – Использование физических и химических мутагенов
Рубрика: Конопля
Ионизирующие излучения — мощное средство изменения наследственности и получения ценного исходного материала для селекции. Уже первые опыты по экспериментальному созданию исходного материала для селекции конопли, начатые Н. Н. Гришко в 1932 г., показали, что при помощи ионизирующих излучений можно вывести практически ценные высокоурожайные формы. Среди них заслуживают внимания однодомные формы, полученные при облучении проростков и растений двудомной конопли. В связи с решением проблемы регулирования пола у этой культуры представляет интерес обнаруженная Н. Н. Гришко бесхлорофильность (альбинизм) у мужских растений в потомстве после облучения двудомной конопли. Летальность, сцепленная с мужским полом, может быть использована для создания двудомных сортов конопли практически без мужских растений и тем самым решится вопрос о полной механизации уборки ее. Избирательная гибель поскони в двудомной конопле может быть также использована в селекции на гетерозис при получении гибридов разных форм конопли (двудомной и однодомной) без удаления поскони на участках гибридизации в рядках материнской формы. При выборе дозы облучения следует иметь в виду, что южная конопля может выдерживать более мощные дозы, чем среднерусская и северная.
Методы экспериментальной полиплоидии у конопли только разрабатываются, однако, первые опыты дали, обнадеживающие результаты. Изучение тетраплоидной конопли (2n=40) показало, что она обладает рядом ценных хозяйственных признаков и мажет быть использована как исходный материал для селекции. В частности, у тетраплоидных растений больше первичных и вторичных лубяных волокон и выше вес 1000 семян. Наибольшее количество полиплоидов конопли получается при обработке растений 0,5%-ным раствором колхицина в фазе семядольных листьев в течение двух часов.
Химические вещества высокой физиологической активности с успехом могут быть использованы для фенотипического изменения пола и создания исходного материала однодомной конопли из двудомной, так как однодомность обусловлена рецессивными генами, которые не проявляются в гетерозиготном состоянии. Поэтому однодомность обычно не обнаруживается в посевах двудомной конопли. После обработки женских растений двудомной конопли 0,03%-ным раствором гиббереллина на гетерозиготных по признаку однодомности растениях образуются мужские цветки. Если удалить в период бутонизации мужские растения, то женские цветки будут опыляться пыльцой однодомных растений. На следующий год на изолированном участке повторяют обработку женских растений гиббереллином и выбраковку поскони. Последующий пересев в течение ряда лет на изолированном участке (без обработки растений гиббереллином) и выбраковка мужских и женских растений двудомной конопли обеспечивают создание полностью однодомных форм.
Многократный семейственно-групповой отбор — основной метод отбора в селекции конопли. Сущность этого метода заключается в повторяющемся в течение нескольких лет индивидуальном отборе, при котором ежегодно выделяют лучшие семьи и выращивают их совместно в одном питомнике. Элитные растения отбирают одновременно по количеству и качеству волокна и семян. Непрерывность метода семейственно-группового отбора состоит в том, что с первого года в селекционном питомнике и до окончательной оценки сорта проводят ежегодный отбор элитных растений и оценку их по основным показателям. Когда сорт уже находится в государственном сортоиспытании, метод семейственно-группового отбора можно заменить массовым отбором и параллельно оценивать его в селекционном сортоиспытании. Прекращение отбора у конопли, особенно при селекции на волокнистость, приводит к потере основных качеств сорта.

Инбридинг имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. Для инбридинга подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса. Такие подобранные растения в течение ряда лет подвергаются принудительному самоопылению. В результате инбридинга многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.
Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.