В чем выражается гетерозис увеличение продуктивности
Гетерозис
Полезное
Смотреть что такое «Гетерозис» в других словарях:
Гетерозис — ускорение роста, увеличение размеров, повышение жизнестойкости и плодовитости гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами растений или животных. Обычно во втором и последующих поколениях гетерозис затухает. Гетерозис широко… … Финансовый словарь
Гетерозис — Гетерозис (в переводе с греческого языка изменение, превращение) увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно инбредной … Википедия
ГЕТЕРОЗИС — (от греческого heteroiosis изменение, превращение), свойство гибридов первого поколения превосходить по жизнестойкости, плодовитости и другим признакам лучшую из родительских форм. Во втором и последующих поколениях гетерозис обычно затухает.… … Современная энциклопедия
ГЕТЕРОЗИС — (от греч. heteroiosis изменение превращение), свойство гибридов первого поколения превосходить по жизнестойкости, плодовитости и другим признакам лучшую из родительских форм. Во втором и последующих поколениях гетерозис обычно затухает. Гетерозис … Большой Энциклопедический словарь
ГЕТЕРОЗИС — (от греч. heteroiosis изменение, превращение), «гибридная мощность», превосходство гибридов по ряду признаков и свойств над родительскими формами. Термин «Г.» предложен Дж. Шеллом в 1914. Как правило, Г. характерен для гибридов первого поколения … Биологический энциклопедический словарь
гетерозис — превосходство Словарь русских синонимов. гетерозис сущ., кол во синонимов: 1 • превосходство (14) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тр … Словарь синонимов
ГЕТЕРОЗИС — (от греч. heteroiosis изменение, превращение), гибридная мощность, повышенная жизнестойкость и плодовитость гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Впервые был описан Ч. Дарвином (1859). Теоретические основы гетерозиса… … Экологический словарь
ГЕТЕРОЗИС — ГЕТЕРОЗИС, повышенная жизненная сила, демонстрируемая в некоторых случаях гибридным потомством (см. ГИБРИД), не характерная для родителей … Научно-технический энциклопедический словарь
гетерозис — гетерозис. См. гибридная сила. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Гетерозис — увеличение мощности и жизнеспособности, повышение продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими особями. Источник: УКАЗАНИЯ ПО ЛЕСНОМУ СЕМЕНОВОДСТВУ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (утв. Рослесхозом 11.01.2000) … Официальная терминология
гетерозис — Явление превосходства гибрида над лучшим из родителей по степени развития тех или иных признаков и свойств, в наибольшей степени проявляющееся в первом поколении. [ГОСТ 20081 74, статья 36] [ГОСТ Р 52681 2006] Тематики виноградарство Обобщающие… … Справочник технического переводчика
Суть явления гетерозиса, причины и условия появления эффекта
Явление гетерозиса наблюдали люди с древних времен и использовали для получения лучших сортов растений и пород животных. Они замечали, что от скрещивания разных линий растений получалось более устойчивое и жизнеспособное потомство. С течением времени явление стало широко применяться во многих сферах человеческой деятельности.
Гетерозис – это особое свойство организмов, которое характеризуется повышением выносливости, силы, производительности у потомков первого поколения в сравнении с родителями. Каждое следующее поколение становится слабее, теряя полезные качества вплоть до полного исчезновения.
Поскольку при последующем скрещивании гибридов первого поколения эффект гетерозиса уменьшается, применяют следующие методы для его сохранения:
Причины гетерозиса
Выделяют две причины явления:
Проявляется в двух направлениях:
Эугетерозис – истинный гетерозис, улучшение жизнеспособности организмов, дает возможность выживать в быстроизменяющихся условиях.
Искусственный гетерозис – созданный человеком, проявляется в ускорении роста, высокой плодовитости, не имеет ценности для организмов в плане выживания и адаптации.
Как возникает явление гетерозиса
Существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить суть гетерозиса растений и животных. Первым предложил свою теорию Ч.Дарвин.
Он изучил исследования английских селекционеров, которые занимались выведением новых пород животных для сельского хозяйства. Дарвин заметил, что близкородственное скрещивание, которое использовалось для сохранения полезных качеств, приводило к противоположному эффекту. Точно как самоопыление растений. При этом скрещивание отдаленных видов повышало жизнеспособность потомков.
Дарвин описал в книге свои предположения, что улучшение и ухудшение качеств потомков происходит по одной причине – это связано со степенью выраженности различия и сходства половых элементов, которые объединяются во время оплодотворения.
Таким образом, существенные различия между родительскими формами, приведут к более сильному проявлению гетерозиса, а у потомков близкородственных организмов явление ослабевает.
Эффект гетерозиса особенно проявляется в первом поколении, затем постепенно угасает
Джонсом была выдвинута также гипотеза доминирования. Она гласит, что доминантные гены благоприятно воздействуют на явление – так как положительная сторона гетерозиса проявляется именно в сочетании полезных доминантных качеств родителей.
Во время скрещивания идет объединение в одном организме доминантных признаков находящихся в разных локусах, которые при этом подавляют неблагоприятное действие рецессивных аллелей.
Гипотеза доминирования нашла много сторонников, но и она не способна объяснить все спорные моменты, возникающие в процессе гетерозиса. Если придерживаться данной гипотезы, то можно предположить, что при скрещивании особей с несколькими парами отличительных признаков, полученные в потомстве гетерозиготы Aa будут близки по продуктивности к гомозиготе AA. Но в реальности все происходит иначе и гетерозиготный организм превосходит по качеству признака обоих родителей, как рецессивную (aa), так и доминантную (AA) гомозиготу. Поэтому эффект гетерозиса проявляется только в первом поколении. В последующих поколениях эффект угасает.
Это явление названо сверхдоминированием.
Сверхдоминирование объясняется наличием разнокачественных признаков одной и той же пары аллелей у гибридов первого поколения в результате использования отличающихся исходных форм.
Формирование зародыша из разнородных гамет родителей, вызывает некую стимуляцию, что ускоряет рост и развитие гибридных особей.
Гетерозис у животных
Практическое использование явления в животноводстве основано на улучшении качества производимой продукции. Положительные моменты проявляются в жизнестойкости животных, в повышенной плодовитости, ускорении роста, уменьшении затрат на корм и т.д.
Эффект гетерозиса применяется в разнообразных отраслях: скотоводстве, овцеводстве, птицеводстве. Для получения гетерозисных гибридов используют следующие методы:
Условия получения эффекта в животноводстве
При межпородном скрещивании необходимо внимательно подбирать породы. Родительские формы должны обладать высокой продуктивностью и пройти ряд селекционных отборов.
Выращивать полученных гибридов нужно с учетом особенностей жизнедеятельности обеих исходных пород, чтобы получить здоровое потомство.
Гетерозис у растений
В начале прошлого века Г.Шулл впервые описал явление гетерозиса у растений на примере кукурузы. Использовались для скрещивания две генетически разнородные линии, в результате получили высокопродуктивный сорт с увеличением урожайности на 30%. Чаще всего явление в растениеводстве используют при выращивании кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, овощей, трав.
А. Густафсон выделил 3 формы гетерозиса у растений:
Гетерозис
Гетерозис – это повышение продуктивности растений, их стойкости к неблагоприятным факторам и улучшение качества продукции у некоторых гибридов первого поколения. С точки зрения генетического контроля элементы, обусловливающие такие комплексные свойства растений, проявляются как признаки, наследуемые независимо. Однако при скрещивании удачно подобранных родительских форм они способны к комплементарному взаимодействию, что и вызывает гетерозисный эффект.
На всех этапах селекционного процесса как отдельные формы, принимающие участие в гибридизации, так и ее продукт – гибридные семена, испытывают генотипическую
изменчивость, детерминируемую ядерными и цитоплазматическими факторами. Семена несут в себе генетическую основу гибрида, характеризуются определенными морфологическими, физиологическими и биохимическими свойствами, что в конечном итоге выражается определенной урожайностью потомства растений при том или другом качестве продукции.
Гетерозиготные растения, превышают гомозиготные по числу продуктивных стеблей, урожайности зерна, числу зерновок на растении.
Инбридинг, как важное звено получения гетерозисных гибридов, вносит значительные коррективы в рост, развитие и весь метаболизм растений. У свеклы сахарной в процессе инбридинга уменьшается толщина листовых пластинок, снижается фотохимическая активность хлоропластов, тормозятся темпы роста растений, снижается накопление запасных веществ.
При скрещивании инбредных линий между собой и с другими генетическими формами растений в результате действия благоприятных доминантных факторов проявляется гетерозис, что выражается в повышении активности процессов метаболизма, усиленном росте, развитии и увеличении продуктивности гибридов первого поколения. У гетерозисных форм кукурузы отмечается увеличение количества протеина и незаменимых аминокислот.
При гетерозисе значительно изменяется степень завязывания семян и их жизнеспособность. Урожайность и качество семян свеклы сахарной зависят от соотношения компонентов скрещивания и схемы их размещения на гибридном участке. При оптимальном соотношении этих факторов получают высокий урожай гибридных семян со всхожестью, превышающей на 10–14 % другие варианты.
Следовательно, гетерозис является важным фактором гетероспермии, что дает возможность использовать его как с целью повышения эффективности селекции, так и для улучшения семеноводства.
Гетерозис, его генетическая сущность. Примеры использования гетерозиса в селекции животных.
Под гетерозисом понимают свойство животных превосходить лучшую из родительских форм по жизнеспособности, энергии роста, плодовитости, конституционной крепости, устойчивости к заболеваниям.
Селекция на получение гетерозиса непосредственно связана с теорией и практикой племенного отбора и подбора и служит одним из путей повышения продуктивности животных. Гетерозис по своей генетической природе противоположен инбредной депрессии. Одной из особенностей его является наибольшая степень выраженности лишь в I поколении. Затем гетерозис постепенно затухает и исчезает в следующих поколениях при скрещивании гибридов друг с другом, если не применяется специальных мер для сохранения эффекта гетерозиса.
В разведении с/х животных используют следующие понятия, характеризующие эффект проявления гетерозиса: истинный, гипотетический и относительный.
Истинный гетерозис, при котором интересующий селекционера признак у пробанда превышает наиболее выраженный признак у одного из его родителей. Например, при скрещивании герефордских быков с коровами казахской белоголовой породы помесный молодняк по мясным качествам превосходит лучшую – герефордскую – породу.
Гипотетический гетерозис характеризуется превосходством пробанда над средним значением родительских форм. Так, при скрещивании быков англерской породы с коровами красной степной породы помеси превосходят средние значения продуктивности исходных пород.
Относительный гетерозис характеризуется превосходством помесей (гибридов) только над худшей родительской формой.
Эффект гетерозиса выражается в процентах. Для определения величины гетерозиса используют определенные формулы.
Установлено, что гетерозис в большей мере проявляется по признакам с низкой наследуемостью. Это косвенно доказывает существенную роль в проявлении гетерозиса неаддитивного наследования, связанного с межаллельными взаимодействиями в геноме.
Продуктивность с/х животных. Факторы, влияющие на продуктивность.
Под продуктивностью домашних животных обычно понимают их способность давать за определенный период различную продуктивность нужного количества и качества. Различные виды животных имеют различную продуктивность: молочную, мясную, мясо-сальную, яичную, шерстную, рабочую, шерстную и др.
Молочная продуктивность. Молоко получают от коров, зебу, буйволиц, овец, оленей, коз, антилоп, кобыл, верблюдиц. Молоко – незаменимый продукт питания, используется как в чистом виде, так и в форме различных продуктов. Время от отела коровы до запуска называется лактационным периодом, продолжительность лактации у разных животных неодинакова. В России учет молочной продуктивности коров ведут за первые 305 дней лактации. Продуктивность коров молочного направления определяется исходя из валового производства молока, полученного за отчетный период, и поголовья коров молочного стада, имевшегося на начало года, а также выбракованных и поставленных на откорм взрослых коров. При учете молочной продуктивности имеет значение не только количество молока, но и содержание жира и белка в нем.
Мясная продуктивность. Лучшее по качеству мясо получают от специализированных пород крупного рогатого скота, свиней, птиц и овец. Главные показатели мясной продуктивности животных – живая масса, убойная масса, убойный выход, скороспелость, способность к откорму, конверсия корма продукцией, вкусовые качества мяса и др.
Яичная продуктивность. Куриные яйца богаты питательными веществами, витаминами, микро- и макроэлементами. Важным показателем в птицеводстве ячвляется яйценоскость кур, которая определяется количеством яиц, снесенных за тот или иной промежуток времени. Яйценоскость зависит от породы, возраста птицы и условий кормления.
Шерстная продуктивность. Шерстная продуктивность характеризуется общим настригом, длиной, тониной, извитостью, выравненностью руна, количеством жиропота. Годовой настриг зависит от породы, возраста, пола животного, а также условий кормления и содержания.
На продуктивность животных оказывает влияние целый ряд факторов. Первостепенное значение из них имеют наследственность, порода, возраст, а также условия кормления и содержания. Для значительного увеличения производства продукции животноводства при одновременном снижении ее себестоимости необходимо систематически улучшать породный состав, вести углубленную племенную работу, укреплять кормовую базу хозяйства, правильно выращивать молодняк, организовывать полноценное кормление в летний и зимне-стойловый периоды, рационально использовать взрослых животных.
Эффект гетерозиса и его использование в селекции
Явление гетерозиса, то есть мощного развития гибрида первого поколения по сравнению с родителями, впервые было открыто профессором ботаники Петербургской академии наук И. Кельрейтером (1940). В 1760 году он получил гибрид между двумя видами табака, где махорка была опылена перуанским табаком. Гибридные растения имели больший, чем оба родителя размер, обладали более интенсивным ростом, раньше и обильнее зацветали. Была отмечена повышенная жизнеспособность и продуктивности гибридного организма. Однако эти важные работы в тот период не получили своего развития и только спустя 117 лет Ч.Дарвин в 1877 году обнаружил, что растения кукурузы, полученные путём скрещивания, проявляли гибридную силу, оказались более высокорослыми, чем контрольные растения, полученные путём самоопыления. Он показал, что причина более мощного развития гибридных растений заключается в соединении качественно-различных половых клеток, которыми обладали сами отцовские особи (Ч.Дарвин, 1939).
Термин «гетерозис» был предложен Дж. Шеллом в 1914 году. Под гетерозисом он понимал увеличение жизненной силы, размера, плодовитости, быстроты развития, устойчивости к болезням и повреждения насекомыми или к различным неблагоприятным климатическим условиям. Этими качествами обладают гибридные формы растений, которые возникают как специфический результат разнокачественности, соединяющихся родительских гамет (Дж. Шелл,1908,1910, 1955).
Гетерозис следует рассматривать как результат комплексного действия в гибридном организме генетических, цитоплазматических, биохимических и физиологических факторов. В природе гетерозис свойствен всем организмам. Возник он вместе с появлением диплоидности и полового процесса. Он непосредственно связан с возникновением и совершенствованием в процессе эволюции перекрестного оплодотворения (Ю.Л.Гужов, Г.В.Гуляев, Х.Доскалов, ).
Селекционно-генетические исследования характера проявления гетерозиса показывают, что он может быть различных типов сравнении с родительскими формами.
Трансгетерозис (конкурсный) – превышение гибрида по урожайности или какому-либо признаку над гибридом, включенным в Реестр сортов растений Украины, принятый за национальный стандарт.
Репродуктивный гетерозис выражается в лучшем развитии генеративных органов растений (повышенная фертильность, больший урожай семян, плодов, клубней, повышенная пыльцеобразовательная способность и др.).
При соматическом гетерозисе – у гибридов проявляется более мощное развитие вегетативных органов.
Адаптивный гетерозис выражается в повышении приспособляемости гибридных организмов к изменяющимся условиям внешней среды и их высокой конкурентоспособности в борьбе за существование.
Работы по гибридизации сорго начались в 1920 году в США. Гибриды первого поколения отличались быстрым ростом и высокой продуктивностью. Более широко начал проводить изучение гибридной силы у сорго А.В. Conner, R.E. Karper. Их гибриды, полученные от скрещивания сортов майло и фетерита, в первом поколении были в среднем на 66%, а во втором – на 40% выше своего более высокоурожайного родителя. Гетерозис проявлялся и по другим морфобиологическим признакам. R.E. Karper и J.R. Quinby, сравнивая по высоте растений, полученные ими гибриды сорго между группами Maйлo, Фетерита, Хигери и Гаоляном, сделали вывод, что гетерозис в первом поколении обусловлен взаимодействием рецессивных и доминантных признаков. Они же впервые ввели термин “комбинационная способность”, понимая под этим способность образцов скрещенных между собой проявлять в потомстве сильный гетерозис на продуктивность.
О проявлении гетерозиса у гибридов сорго первого поколения, полученных от скрещивания фертильных сортов, сообщалось учеными Индии. Полученные ими гибриды давали прибавку урожая зерна 25-201% по сравнению с более урожайными родительскими формами (Karper R., Quinby J,1937).
Селекционная практика по сорго показала, что наибольший эффект гетерозиса проявляется у простых гибридов. Высокий урожай стерильных линий 25-30 ц/га позволяют создавать и быстро внедрять в производство простые гибриды. Их производство выгодно.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Почвенный покров
Опыты проводились на опытном поле Южного Филиала «Крымский агротехнологический университет» Национального аграрного университета, расположенного в предгорной зоне Крыма. Рельеф представляет собой возвышенную холмистую равнину.
Почвенный покров предгорной зоны Крыма представлен черноземами южными карбонатными малогумусными средней мощности и развитых на красно-бурых глинах и темно-бурых суглинках.
Южные черноземы характеризуются следующими признаками: содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 3,5 до 4,0% на глубине 60-70 см количество гумуса снижается до 1%. При этом он располагается в горизонте А, мощность которого составляет 25-27 см относительно равномерно. Мощность гумусовой толщи (А+В) наибольшая и колеблется в пределах 40-50 см. Запасы гумуса составляют около 240 тонн на 1 га. Сравнительно низкое содержание гумуса в значительной степени объясняется недостаточным увлажнением, длительным безморозным периодом, мягкой зимой, от чего биологические процессы в почве не прекращаются в течение целого года, лишь несколько ослабевая летом и зимой.
Почва отличается высокой карбонатностью уже в верхней части гумусового горизонта (вскипание от HCI начинается с поверхности, составляя 3,9 % от массы сухой почвы). В нижних горизонтах на глубине 15-20 см или глубже южный чернозём часто содержит гипс в виде мелких кристаллов, заполняющих поры пород, а иногда на этой глубине отмечается и повышенное содержание легкорастворимых солей.
Данные механического анализа свидетельствуют о глинистом составе этих почв. Содержание глинистых фракций превышает 50%, а физической глины 70%. Структура пахотного горизонта несколько хуже, чем подпахотного, что указывает на значительную выпаханность, распыленность и слабую устойчивость этих почв и ветровой эрозии. Пахотный и подпахотный горизонт южных черноземов хорошо агрегатированный и отмечается высокой скелетностью.
Климат
Климат зоны, где проводились исследования, умеренно-континентальный, характеризующийся неустойчивым увлажнением. Он характерен для предгорной зоны Крымского полуострова.
Среднегодовая температура +9,7С, средняя температура января –0,7С; июня +21,1С. Продолжительность безморозного периода 200-210 дней; сумма эффективных температур 3100-3200 С. Средняя многолетняя сумма осадков в районе Симферополя составляет 599 мм, с колебаниями в отдельные годы от 250 до 600 мм. Оптимальная влажность воздуха в среднем 75-80% весной, летом она снижается иногда до 20-30% и даже ниже.
Зима обычно довольно мягкая, иногда умеренно – холодная. Самые низкие температуры отмечаются в январе, реже в феврале. Однако морозная погода в большинстве случаев, не продолжительная и часто сменяется длительными оттепелями. Сумма осадков за зиму составляет 170 мм. Значительная часть осадков выпадает в виде дождей; снежный покров, если образуется, маломощный (10-15 см) и неустойчивый. Нередко бывают ледяные корки. Весна характеризуется медленным нарастанием температур, частыми похолоданиями в её начале. Лето, как правило, теплое, в июле – августе знойное с дневными температурами 24-40С.
Сумма осадков за лето составляет 165 мм, но большая их часть выпадает в виде ливней и не успевая просочиться стекает в понижения рельефа. Большинство ливней приходится на июнь-июль месяц. Иногда в июне вообще не выпадает дождей, часто налетают суховеи, в результате происходит запал растений, что в последствии приводит к снижению урожая.
Климатические условия предгорной зоны Крыма в целом благоприятны для возделывания сорго и получения его высоких урожаев.