Содержание

Введение

       Род жимолости включает в себя более 200 видов, большинство из них –  культурные, выведенные селекционерами с помощью различных методов  изменения наследственности. Жимолость – уникальное растение, которое используют в медицине, пищевой промышленности, для озеленения и при зеленом строительстве. В настоящее время селекция жимолости делает только первые шаги. Все имеющиеся сорта получены от жимолости камчатской.

       Плоды употребляют в свежем и переработанном виде. Из них готовят прекрасный по окраске и вкусовым качествам сок, который обладает приятным, слегка вяжущим вкусом и ценится как пищевой краситель для желе и освежающих напитков. Хороши из нее компоты, но наиболее полезны свежие ягоды, протертые с сахаром. В народной медицине сок жимолости используют для лечения язв и лишаев; свежие плоды и варенье принимают при гипертонии, связанных с нею головных болях и головокружениях. Настои плодов обладают общеукрепляющим, вяжущим, мочегонным и противовоспалительным действием. В сушеном виде плоды жимолости сохраняют все свои ценные качества.

       Также актуальность данной работы заключается  в том, что за генетической инженерией, решающей практически все вопросы  селекции, стоит будущее.

       Цель  данной работы: изучение Рода Жимолость (Lonicera), а также возможность ее селекции.

       Задачи:

       1. Рассмотреть краткую характеристику  жимолости: его описание, значение  и применение, а также селекцию.

       2. Рассмотреть понятия наследственности, изменчивости, раскрыть сущность основных методов изменения наследственности.

       3. Дать рекомендации по размножению  ценных особей жимолости, привести  примеры ценных сортов.

       4. Сделать выводы по проведенной  работе.

1. Краткая  характеристика жимолости

1.1. Описание рода  Жимолость

       Жимолость (Lonicera) – род прямостоячих, вьющихся или ползучих кустарников, типовой род семейства Жимолостные (Caprifoliaceae). Свое название род получил в честь немецкого математика, физика и ботаника Адама Лоницера (1528-1586), хотя первоначально Карл Линней собирался назвать их каприфолями (Caprifolium), поскольку чаще всего в садах Европы выращивали именно жимолость каприфоль¹.

Рисунок 1 – Жимолость Каприфоль –  Типовой вид рода Жимолость 

       Известно около 190 видов почти во всех областях Северного полушария, а большей частью из Гималаев и Восточной Азии. В России дикорастущих 14 видов.

       Довольно крупные цветки (белые, розоватые, желтоватые и голубые) расположены чаще попарно в углах листьев или на концах ветвей в головчатых соцветиях. Из слабо развитой чашечки выходит неправильный (у большинства) трубчатый венчик, на конце разделенный на пять долей; неправильность цветов, построенных по пятерному плану, зависит от срастания трех передних лепестков и неравномерного их развития, вследствие чего венчик является двугубым; в трубке венчика пять тычинок и длинный столбик пестика.

       Ягодообразные плоды сидят попарно, а нередко и срастаются друг с другом.

       Верхние листья у некоторых видов (а у иных и все) срастаются вместе, образуя одну общую пластинку или широкую оторочку, сквозь которую проходит конец ветви с цветками.

1.2. Значение и применение

       Среди ягодных кустарников, культивируемых в настоящее время в России, особое место занимает жимолость, имеющая важное народнохозяйственное значение, благодаря пищевым достоинствам и ценным лечебным свойствам ягод.

       Жимолость достаточно неприхотливая новая для садоводства страны культура. Она растет и устойчиво плодоносит даже на относительно бедных почвах, не требует большого ухода, в том числе от вредителей и болезней.

       Ценность жимолости определяется, прежде всего, высокой зимостойкостью, устойчивостью ее цветков к весенним заморозкам, а также ежегодным и очень ранним созреванием плодов.

       Плоды жимолости богаты широким набором макро- и микроэлементов, большим количеством витаминов. Еще в древние времена народами Сибири и Дальнего Востока были отмечены ценные лечебные и профилактические свойства плодов этого растения, активно используемые в пищевых целях в свежем и переработанном виде.

       Много видов жимолости очень часто разводятся в садах как красивые декоративные кустарники, хорошо пригодные для групп, аллей и беседок; российские виды цветут в начале лета, то есть в конце мая и до середины июня. В Средней России довольно часто встречается по опушкам лесов и по рощам Lonicera xylosteum – Жимолость настоящая, или волчьи ягоды с желто-белыми цветами и красными ягодами, листья снизу пушистые. Разводится часто в садах, но в Южной России дико не растет².

       Другая, Жимолость татарская (Lonicera tatarica L.), с розовыми цветами и гладкими листьями, давно разводится в садах, чаще предыдущей, а дикая известна лишь по Средней Волге и в Сибири до Алтая.

       Вьющаяся и пахучая жимолость душистая, (Lonicera caprifolium L.), родом из Южной Европы, за Кавказом в изобилии. Также кое-где в Крыму и Бессарабии, с красноватыми или белыми цветами, при отцветании желтеющими: ягоды красные.

       Самая северная дикорастущая форма в России – Жимолость голубая (Lonicera coerulea L.), с желтоватыми, почти правильными цветами и голубоватыми ягодами, образованными каждая из пары сросшихся плодов; самая северная европейская, не попадающаяся дико в России, но разводимая, есть Жимолость вьющаяся (Lonicera periclymenum L.), у которой листья никогда не срастаются вместе. В садоводстве известно еще несколько американских видов.

       На Кавказе известны еще Жимолость грузинская (Lonicera iberica), с красно-желтыми цветами, и Жимолость кавказская (Lonicera caucasica), с пурпуровыми цветами; плоды у первого красные, у второго черные; оба вида имеют очень плотную древесину, годную для мелких токарных поделок.

       В горах Хингана, близ реки Амура, открыта Жимолость Максимовича (Lonicera maximowiczii), мало изученная, как и другие из той же богатой, но малоизвестной местности.

1.3. Селекция жимолости

       Жимолость введена в культуру относительно недавно. В середине XX века на Всесоюзном совещании по введению в культуру новых полезных растений жимолость рекомендована для возделывания в качестве ягодной культуры. С тех пор она стала одной из любимых культур в садах умеренной зоны³.

       В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию, благодаря интенсивной работе селекционеров насчитывается 85 сортов жимолости. Все сорта получены на основе видов жимолости, входящих в подсекцию голубых жимолостей. А основными видами, используемыми в селекции жимолости, являются жимолость камчатская, Турчанинова, съедобная и алтайская.

       Селекция жимолости в отделе плодовых культур ВИР им. Н.И. Вавилова ведется не одно десятилетие. В начале 60-х годов XX в. доктором биологических наук Ф.К. Тетеревым и З.А. Королевой из сеянцев жимолости, привезенных с Камчатки, были отобраны сорта Павловская и Десертная.

       Первый из них успешно прошел испытание временем и уверенно лидирует по своей крупноплодности среди других сортов.

       Начиная с 1980 г. селекцию жимолости проводят М. Плеханова и А.В. Кондрикова. Выведено 18 новых сортов, из которых Морена, Фиалка, Нимфа, Амфора, Волхова, Лебедушка районированы в европейской части России, а Богдана и Фиалка – на Украине.

       С 80-х годов на приусадебных участках широко культивируются сорта жимолости Старт, Синяя птица, Голубое веретено, Золушка, Томичка, Бакчарская, Васюганская. Все они урожайны, дают плоды хорошего вкуса, но не отличаются крупноплодностью, ягоды созревают неодновременно, легко осыпаются, не позволяя убрать урожай за один прием.

       Поэтому перед селекционерами стояла задача создать сорта высокоурожайные, неосыпаемые, с ягодами десертного вкуса и, что очень важно, высокозимостойкие. И они были созданы. В качестве исходного материала использовались крупноплодные сорта селекции ВИР – Павловская, Десертная, происходящие от дикорастущей жимолости с Камчатки, а также высокоурожайные элитные формы из Приморского края.

       Лебедушка и Омега превосходят Морену, крупноплодный районированный сорт, по массе ягод, а Мальвина, Пушкинская и Сувенир по этому показателю близки к нему. Сорта Авача, Альтаир, Славянка, Соловей и Снегирь с массой плода менее 1 г считаются средними по величине плодов.

       Высокоурожайны Лебедушка, Омега, Мальвина, Пушкинская, Снегирь, остальные сорта близки к Морене по своей продуктивности. Самые высокие урожаи, более 3 кг с куста, – у сортов Пушкинская и Мальвина.

       Неосыпаемость зрелых ягод характерна у сортов Лебедушка, Альтаир, Омега, Мальвина и Соловей. Их можно убирать с куста за один прием. Сорта Славянка и Соловей имеют среднюю прочность прикрепления ягод и часто осыпаются.

       Ягоды всех новых сортов жимолости отличаются десертным кисло-сладким вкусом. Дегустационная оценка была неизменно высокой – 4,4-4,7 балла. Вкуснее всего ягоды сортов Сувенир, Славянка и Соловей.

       Повышенным содержанием аскорбиновой кислоты среди новых сортов выделяются Лебедушка и Сувенир. Сорт Лебедушка имеет еще одно ценное свойство – плотные ягоды с толстой кожицей и хрящеватой мякотью Они транспортабельны и не теряют товарный вид в течение 5 дней после сбора урожая. 
 

2. Наследственность

       Наследственность  – присущее всем живым существам свойство быть похожим на своих родителей. Однако особи каждого вида, будучи в целом схожими, все же различны и имеют свои, индивидуальные особенности (признаки). Но и эти признаки наследуются – передаются от родителей к детям⁴.

2.1. Носители наследственности

2.1.1. ДНК

       Многоклеточные организмы, как здания, сложены из миллионов кирпичиков – клеток. Основным «строительным» материалом клетки являются белки. У каждого типа белка – своя функция: одни входят в состав клеточной оболочки, другие – создают защитный «чехол» для ДНК, третьи передают «инструкции» о том, как производить белки, четвертые регулируют работу клеток и органов, и т.д. Каждая молекула белка представляет собой цепочку из многих десятков, даже сотен звеньев – аминокислот; такую цепь называют полипептидной. Сложные белки могут состоять из нескольких полипептидных цепей.

       В процессе жизнедеятельности белки расходуются, и потому регулярно воспроизводятся в клетке. Их полипептидные цепи строятся последовательно – звено за звеном, и эта последовательность закодирована в ДНК. ДНК – длинная двухцепочечная молекула; состоит из отдельных звеньев – нуклеотидов. Всего имеется четыре типа нуклеотидов, обозначаемых как А (аденин), Г (гуанин), Т (тимин), Ц (цитозин). Тройка нуклеотидов (триплет) кодирует одну аминокислоту согласно т.н. генетическому коду. ДНК хранится в ядре клетки в виде нескольких «упаковок» – хромосом.

2.1.2. Гены

       Участок ДНК, в котором закодирована определенная полипептидная цепь, называется геном. Скажем, его фрагмент «TЦT ТГГ» кодирует аминокислотное звено: «серин-триптофан». Основная функция генов – поддержание жизнедеятельности организма путем производства белков в клетке, координация деления и взаимодействия клеток между собой.

       Гены у разных индивидов даже одного вида могут различаться – в пределах, не нарушающих их функцию. Каждый ген может быть представлен одной или большим числом форм, называемых аллелями. Все клетки организма, кроме половых клеток, содержат по два аллеля каждого гена; такие клетки называют диплоидными. Если два аллеля идентичны, то организм называют гомозиготным по этому гену; если аллели разные, то – гетерозиготным.

       Аллели эволюционно возникли и возникают как мутации – сбои в передаче ДНК от родителей к детям. Например, если бы в указанной выше нуклеотидной последовательности «TЦT ТГГ» третий нуклеотид, Т, ошибочно передался бы ребенку как Ц, то вместо родительского «серин-триптофан» он бы имел фрагмент белка «аланин-триптофан», поскольку триплет TЦЦ кодирует аминокислоту аланин. Аллели, прошедшие апробацию отбором образуют наследственное разнообразие.

2.1.3. Хромосомы

       ДНК защищена от внешних воздействий «упаковкой» из белков и организована в хромосомы, находящиеся в ядре клетки. В хромосоме регулируется активность генов, их восстановление при радиационном, химическом или ином типе повреждений, а также их репликация (копирование) в ходе клеточных делений – митоза и мейоза. Каждый вид растений и животных имеет определенное число хромосом. У диплоидных организмов оно парное, две хромосомы каждой пары называются гомологичными. Среди них различают половые и неполовые хромосомы, или аутосомы. Все виды жимолости имеют, как правило, основное число хромосом n = 9, подавляющая часть видов – диплоиды (2n=18), бывают также тетраплоиды и гексаплоиды.

       Помимо ядра, ДНК содержится в митохондриях, а у растений – еще и в хлоропластах. Поэтому те гены, которые находятся в ядерной ДНК, называют ядерными, а внеядерные, соответственно, митохондриальными и хлоропластными. Внеядерные гены контролируют часть энергетической системы клеток: гены митохондрий отвечают в основном за синтез ферментов реакций окисления, а гены хлоропластов – реакций фотосинтеза. Все остальные многочисленные функции и признаки организма определяются генами, находящимися в хромосомах.

2.2. Передача генов потомству

       Виды поддерживают свое существование сменой одних поколений другими. При этом возможны различные формы размножения: простое деление, как у одноклеточных организмов, вегетативное воспроизводство, как у многих растений, половое размножение, свойственное высшим животным и растениям. Половое размножение осуществляется с помощью половых клеток – гамет (сперматозоидов и яйцеклеток). Каждая гамета несет одинарный, или гаплоидный, набор хромосом, содержащий только по одному гомологу. Соответственно, каждая гамета содержит только один аллель каждого гена. Половина гамет, производимых особью, несет один аллель, а половина – другой. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом – оплодотворении, – образуется одна диплоидная клетка, называемая зиготой. Из клеток, получающихся в результате митотических делений зиготы в процессе индивидуального развития (онтогенезе), формируется новый организм. В зависимости от того, какие аллели несет данная особь, у нее развиваются те или иные признаки.

3. Изменчивость

       Изменчивость – это универсальное свойство живых организмов приобретать новые признаки под действием среды (как внешней, так и внутренней).

       Различают два вида изменчивости: фенотипическую (модификационная) и генотипическую.

3.1. Фенотипическая изменчивость

       Фенотипическая изменчивость – это изменение организмов под действием факторов среды и эти изменения не наследуются. Эта изменчивость не затрагивает гены организма, наследственный материал не изменяется.

       Модификационная изменчивость признака может быть очень велика, но она всегда контролируется генотипом организма.

       Границы фенотипической изменчивости, контролируемые генотипом организма, называют нормой реакции. Широкая норма реакции приводит к повышению выживаемости. Интенсивность модификационной изменчивости можно регулировать. Модификационная изменчивость направлена.

       К статистическим закономерностям модификационной изменчивости относятся вариационный ряд изменчивости признака и вариационная кривая. Вариационный ряд представляет ряд вариантов (значений признака), расположенных в порядке убывания или возрастания (например: если собрать листья с одного и того же дерева и расположить их по мере увеличения длины листовой пластинки, то получается вариационный ряд изменчивости данного признака). Вариационная кривая – это графическое изображение зависимости между размахом изменчивости признака и частотой встречаемости отдельных вариант данного признака. Наиболее типичный показатель признака – это его средняя величина, то есть среднее арифметическое вариационного ряда.

       Различают следующие виды фенотипической изменчивости:

       1) модификации;

       2) морфозы;

       3) фенокопии.

       Модификации – это ненаследственные изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды, носят адаптивный характер и чаще всего обратимы (например: увеличение эритроцитов в крови при недостатке кислорода).

       Морфозы – это ненаследственные изменения фенотипа, которые возникают под действием экстремальных факторов среды, не носят адаптивный характер и необратимы (ожоги, шрамы).

       Фенокопии – это ненаследственное изменение генотипа, которое напоминает наследственные заболевания (увеличение щитовидной железы на территории, где в воде или земле не хватает йода).

3.2. Генотипическая изменчивость

       Генотипическая изменчивость – при генотипической изменчивости происходит изменение наследственного материала и, обычно, эти изменения наследуются. Это основа разнообразия живых организмов.

       Различают два вида генотипической изменчивости: мутационная и комбинативная.

3.2.1. Комбинативная изменчивость

       Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей).

       Механизмы комбинативной изменчивости:

       1) Независимое расхождение хромосом в анафазу І мейоза.

       2) Кроссинговер.

       3) Случайное слияние гамет.

       4) Случайный подбор родительских пар.

3.2.2. Мутационная изменчивость

       В основе мутационной изменчивости лежит изменение структуры гена, хромосомы или изменения числа хромосом.

       Мутация – это спонтанное изменение генетического материала. Мутации возникают под действием мутагенных факторов:

       а) физических (радиация, температура, электромагнитное излучение);

       б) химических (вещества, которые вызывают отравление организма: алкоголь, никотин, колхицин, формалин);

       в) биологических (вирусы, бактерии).

       Различают несколько классификаций мутаций.

       Мутации бывают полезные, вредные и нейтральные. Полезные мутации: мутации, которые приводят к повышенной устойчивости организма (устойчивость тараканов к ядохимикатам). Вредные мутации: глухота, дальтонизм. Нейтральные мутации: мутации никак не отражаются на жизнеспособности организма (цвет глаз, группа крови).

       Мутации бывают соматические и генеративные. Соматические (чаще всего они не наследуются) возникают в соматических клетках и затрагивают лишь часть тела. Они будут наследоваться следующим поколениям при вегетативном размножении. Генеративные (они наследуются, т.к. происходят в половых клетках): эти мутации происходят в половых клетках. Генеративные мутации делятся на ядерные и внеядерные (или митохондриальные).

       По характеру изменений в генотипе мутации подразделяются на генные, хромосомные, геномные. Генные мутации (точковые) не видны в микроскоп, связаны с изменением структуры гена (генные мутации изменяют последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК и ген перестает работать). Эти мутации происходят в результате потери нуклеотида, вставки нуклеотида, замены одного нуклеотида другим. Эти мутации могут приводить к генным болезням: дальтонизм, гемофилия. Таким образом, генные мутации приводят к появлению новых признаков. Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Может произойти делеция – потеря участка хромосомы, дупликация – удвоение участка хромосомы, инверсия – поворот участка хромосомы на 180^о, транслокация – это перенос части или целой хромосомы на другую хромосому. Причиной этого может быть разрыв хроматид и их восстановление в новых сочетаниях. Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом. Различают анеуплоидию и полиплоидию.

       Мутации имеют ряд свойств:

       1. Возникают внезапно и мутировать может любая часть организма, т.е. они не направлены.

       2. Чаще бывают рецессивными, реже – доминантными.

       3. Могут быть вредными, полезными, нейтральными.

       4. Передаются из поколения в поколение.

       5. Вызываются внешними и внутренними факторами.

       6. Представляют собой стойкие изменения наследственного материала.

       7. Это качественные изменения, которые, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины признака.

       8. Могут повторяться.

       9. Мутации являются и элементарным эволюционным материалом и не направляющим элементарным эволюционным фактором.

       10. Мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций.

       Сходство между комбинативной и мутационной изменчивостью заключается в том, что в обоих случаях потомство получает набор генов каждого из родителей.

       Мутационная изменчивость является одним из главных факторов эволюционного процесса. В результате мутаций могут возникать полезные признаки, которые под действием естественного отбора дадут начало новым видам и подвидам.

4. Методы  изменения наследственности

4.1. Мутагенез

       Мутагенез – возникновение мутаций – внезапных качественных изменений генетической информации. В качестве синонима понятия «мутагенез» часто используют понятие «мутационный процесс». Однако содержание последнего термина более широкое. Под мутационным процессом, как правило, подразумевают не только процесс возникновения мутаций, но и их накопление, распространение и элиминацию. Новые мутации являются источником мутационной изменчивости и чрезвычайно важны с точки зрения профилактики и лечения наследственных болезней. Мутагенезом в ряде случаев называют также раздел генетики, предметом изучения которого являются закономерности образования мутаций.

       Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н. de Vries) в 1901 г. Различают спонтанные мутации, возникающие с относительно низкой частотой, а также индуцированные мутации, вызываемые воздействием мутагенных агентов (мутагенов). Существует три группы мутагенов: физические, химические и биологические.

       К физическим мутагенам относят нагревание, различные виды ионизирующих излучений (рентгеновское, α- β- и γ-лучи, нейтроны, мезоны и другие элементарные частицы и ионы высоких энергий), а также ультрафиолетовое и микроволновое излучение. Мутагенное действие характерно для УФ-лучей с длиной волны от 250 до 280 нм. Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучений заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК.

       Мутагенным действием обладают многие химические соединения самого разнообразного строения. Наибольшую мутагенную активность проявляют различные алкилирующие соединения, а также нитрозосоединения, некоторые антибиотики, обладающие противоопухолевой активностью. Химические мутагены делят на мутагены прямого действия, непосредственно взаимодействующие с генетическим материалом клетки, и мутагены непрямого действия, влияние которых на генетический материал клетки происходит опосредованно, после ряда метаболических превращений. Установлено, что мутагенной активностью обладает несколько тысяч химических соединений. Однако в отличие от ионизирующего и ультрафиолетового излучений для химических мутагенов характерна специфичность действия, зависящая от природы объекта и стадии развития клетки. При взаимодействии химических мутагенов с компонентами наследственных структур (ДНК и белками) возникают первичные повреждения последних. В дальнейшем эти первичные повреждения ведут к возникновению мутаций.