Хромосомы растений связаны с передачей
наследственных признаков
Не всегда способом гибридизации, можно добиться
желаемых результатов.
Селекционеры давно заметили, что чем выше сахаристость корней сахарной
свеклы, тем ниже их вес. Самый распространенный и самый сахаристый сорт
свеклы "янош 1", где бы его ни выращивали, всегда давал урожай корней
на 100 центнеров меньше, чем его менее сладкие собратья. Причем это
свойство было настолько устойчивым, что некоторые селекционеры, потеряв
всякую надежду преодолеть этот барьер, стали утверждать, что совместить
урожайность и сахаристость - неразрешимая проблема. Гибридизация здесь
не могла помочь: как бы ни подбирались родительские пары, результат
получался тот же: повышалась сахаристость корня - снижался его вес,
повышался вес - снижалась сахаристость. Нужно было найти иные пути
повышения урожайности и сахаристости. И вот в 1964 году на полях Кубани
появился новый сорт - "кубанский полигибрид 9". Не уступая по
урожайности лучшим сортам, он стал настолько "слаще", что, не
увеличивая площади посевов, только на Кубани можно дополнительно
получить около 100 000 центнеров сахара. Увесистая прибавка!
Как же удалось совместить казалось бы абсолютно несовместимые признаки?
Биологи давно знали, что в ядре клетки имеются особые образования -
хромосомы. Количество и форма их строго определенны для каждого вида
животных и растений. Это как бы точная печать, по которой легко можно
распознать тот или иной вид. Например, пшеница
обыкновенная имеет в
своих клетках 42 хромосомы, пшеница твердая - 28, подсолнечник
- 34,
свекла - 18 и так далее. Долгое время роль хромосом в жизнедеятельности
клетки оставалась неизвестной. Их замечали только при делении клетки,
то есть когда возникала новая частичка живого. Это натолкнуло
американского биолога Моргана на мысль: не связаны ли хромосомы с
передачей наследственных признаков?
Тщательные исследования подтвердили это предположение. В хромосомах
было обнаружено очень сложное соединение - дезоксирибонуклеиновая
кислота, сокращенно названная ДНК, в которой оказалась зашифрованной
информация воспроизводства данного вида.
Представьте на минуту, что у вас есть четыре кубика, из них вы можете
построить разные фигурки: квадрат, крест, змейку. В ДНК роль таких
кубиков выполняют четыре азотистых соединения: аденин, гуанин, тимин и
цитозин. От того, как они "сложены", и зависит вид растений. Переходя
без изменений из поколения в поколение, ДНК позволяет растениям
сохранять индивидуальные особенности. Конечно, весь этот процесс
выглядит значительно сложнее. В нем принимает участие еще
рибонуклеиновая кислота - РНК, которая "расшифровывает" строение ДНК и
передает информацию об этом рибосомам - "рабочим". Получив "указание"
РНК, рибосомы строят из аминокислот молекулы белков, присущие только
данному виду растений. Но главная роль в передаче наследственных
признаков принадлежит все таки дезоксирибонуклеиновой кислоте.
Значит, для того чтобы получить у растения новые признаки, нужно
переставить "кубики" ДНК. Выяснив это, биологи задумались над тем, как
и чем можно заставить перестроиться группы аденина, гуанина, тимина,
цитозина.
Поворотным пунктом в этом направлении были работы чешского учителя
Иоганна Гpeгopa Менделя. Им были открыты основные законы
наследственности, положившие начало развитию новой науки о растениях -
генетике - и опрокинувшие классические представления. На основе этих
законов были разработаны три метода изменения наследственности - методы
гетерозиса, полиплодии и мутаций.
С давних пор среди генетиков утвердилось мнение о вреде самоопыления
растений. Сам Чарльз Дарвин писал: "Природа самым торжественным образом
заявляет нам, что она чувствует отвращение к постоянному
самооплодотворению". И действительно, все попытки получить новые сорта
путем самоопыления приводили к тому, что растения вырождались буквально
на глазах: они были неказистыми на вид, давали плохие урожаи. Поэтому
некоторые генетики стали утверждать: метод самоопыления - инцухт -
вреден для селекции, и до 1900 года подобные опыты проводились с
единственной целью - доказать, что самоопыление приводит к вырождению.
Но вскоре сторонники подобных взглядов признали себя побежденными.
Сразу в нескольких странах из самоопыленных растений были получены
гибриды, с которыми не могли сравниться лучшие сорта. Например, гибриды
кукурузы и лука на 30 - 45 процентов, а сорго даже на 80 процентов
превосходили родительские пары по урожайности.
Что же произошло? Оказалось, что каждое отдельное самоопыленное
растение действительно отстает в развитии, но зато у него закрепляется
какой-либо один, определенный, нужный селекционеру признак:
урожайность, скороспелость и т. д. При скрещивании самоопыленных
растений происходит слияние половых клеток - гaмет - с различной
наследственностью. А это порождает яркую вспышку жизненных сил растения
- гетерозис. И чем больше различия, тем сильнее проявляется это
свойство. В результате гибриды превосходят исходные формы и по
урожайности и по скороспелости.
Одновременно с этим биологи подметили у растений еще одну интересную
особенность - способность удваивать число хромосом. Например, если в
каждой обычной клетке имеется 8 пар хромосом, а в половой - 4 пары, то
при воздействии на них препаратом колхицином в обычных клетках
образуется 32 хромосомы, а в половых - 16. У таких растений, названных
полиплоидами, увеличиваются не только размеры клеток, но и усиливается
синтез белков, витаминов, масел, сахаров.
Воспользовавшись этим, генетики получили полиплоидный сорт сахарной
свеклы, о котором мы уже говорили, сорт гречихи "большевик 4", у
которой вес зерна в два раза больше, чем у обычной, не полегающую,
очень холодоустойчивую рожь и целый ряд других ценных сортов
сельскохозяйственных растений.
