Селекцияға қажетті бастапқы материалдар тұқым, сорт және штамм

Анеуплоидия немесе гетероплоидия хромосома санының гаплоидты жиынтыққа еселенбей өзгеруінің нәтижесінде пайда болады. Бір хромосомасы артық жыныс клеткасы қалыпты гаплоидты гаметамен ұрықтанғанда, хромосом жиынтығы 2n+1 немесе трисомик зигота түзіледі. Ал егер гаметада бір хромосома кем болып келсе, ұрықтану нәтижесінде моносомик, яғни 2n-1 зигота пайда болады. Өсімдіктерде, әдетте, артық хромосомасы бар аталық тозаңның тіршілік қабілеті болмайдв, ал ондай жұмыртқа клеткасы немесе мегаспора керісінше ұрықтануға қабілетті болып келеді.

Кейбір жағдайларда хромосоманың белгілі бір жұбында қосымша жалғыз ғана хромосома емес, екі хромосома (2n+2) – тетрасомик, үш хромосома жиынтығы (2n+3) – пентосомик болуы мүмкін. Сонымен қатар хромосома жиынтығы (2n-2) болып келетін организм де кездеседі, оны нуллисомик деп атайды [3].

Хромосмалар саның осылайша артуы немесе кемуі олардың кез-келген жұбында болуы мүмкін, сондықтан бір мезгілде қатарынан бірнеше анеуплоидия пайда бола алады.

Анеуплоидия организмнің генотипі мен фенотипінде белгілі бір өзгерістер туғызады. Атап айтқанда, ондай организмнің тіршілік қабілеті нашарлайды, өмірі қысқарады, өсімталдығы кемиді және қалыпты диплоидтармен салыстырғанда көптеген морфологиялық айырмашылықтары болады [4].

 Анеуплоидия құбылысы соның ішінде нулисмомия кейбір өсімдіктерде жекелеген хромосомаларды алмастырып, жаңа линиялар алу үшін қолданылады. Бұл әдіс селекцияда организмнің өнімділігі, ауруға төзімділігі т.б. белгі-қасиеттерін анықтаудадағы жекелеген хромосомалардың ролін білу үшін, сол сияқты өзіндік бір генетикалық қасиеті бар хромосоманы қандай болмасын бір жаңартылып, жақсартылатын сортқа апарып алмастыру масатында қолданылады. Ол үшін аламастырылатын хромосоманың рецессивті аллелі бойынша гомозиготалы форманы ондай хромосмасы жоқ нулисомикпен будандастырады. Нулисомик ретінде, мысалы, бидай селекциясында Чайниз Спринг сорты қолданылады. Мұндай будандастырудын алынған гибрид өсімдіктің мейоз кезінде бивалент түзетін 20 жұп және бір сыңар хромосомасы болады. Бұл соң нуллисомды линиямен будандастыру одан әрі қарай жүргізіле береді, сөйтіп униваленттен басқа хромосомалардың барлығы Чайниз Спринг сортының хромосомаларымен алмастырылады. Ең соңында өздігінен тозаңдандыру жүргізіледі де, нәтижесінде хромосомалары алмастырылған диплоидты линия алынады [4].

Жекелеген хромосомалары алмастырылған линиялары түрішіндік және сол сияқты түраралық будандастыру кезінде де алуға болады. Мысалы, бидайдың кейбір хромосомасын қара бидайдың хромосомасымен алмастыруға болады. Сонымен қатар бір немесе әртүрлі өсімдіктерден қосымша хромосомалары бар анеуплоидтар да алуға болады. Мысалы, қара бидай (2n=14) мен бидайды (2n=42) будандастырғанда хромосома жиынтығы (2n=28) бидай – қара бидай гибридті немесе 56 хромосомалы тритикале алынады. Оны жұмсақ бидаймен (2n=42) будандастырса бидайдың диплоидты жиынтығы бар (2n=42+7) түрі шығады. Осындай қосымша хромосомалары бар өсімдіктердің практикалық да, теориялық та маңызы бар.

Себебі, екі бірдей дақылдың пайдалы белгі – қасиеттердің бірігуін және әртекті түрлердің гендері мен хромосомаларының әрекеттесу заңдылықтарын зерттеуге мүмкіндік туады [5].

 

      

   

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І.3  Генетиканың негізгі әдістері

 

Генетиканың негізгі түсінігі бойынша тұқым қуу дегеніміз – барлық организмнің өз ұрпақтарында өздеріне ғана тән биосинтезді және зат алмасуын қайталап отыруы [4]. Тұқым қуудың және өзгергіштіктің құбылысын молекулалық, клетка, организм (дене) және популяция деңгейлерінде зерттеудің негізгі әдістері мыналар:

1. Гибридологиялық (гибрид – будан, дүбара) талдау әдісі – будандастыру, шағылыстыру және қолдан тозаңдандыру жүйесін пайдалана отырып тұқым қуу заңдылықтарын анықтау. Сол үшін алынған бірінші (F1), екінші (F2) қатардағы және онан кейінгі ұрпақтарды зерттеу. Гибродологиялық талдау негізгі әдіс, оның ең бірінші Г.Мендель қолданған. Басқа әдістер осы гибридологиялық талдауға сүйене отырып жасалынды.

2. Цитогенетикалық  әдіс – клетканың бөліну кезіндегі  хромосомалар әрекетін, олардың  санының өзгеруін зерттеу. Бұл  әдіс әсіресе хромосомалардың  құрылысы, не саны өзгеруіне байланысты  тұқым қуатын ауруларды анықтауға  қолданылады.

3. Математикалық (статистикалық) әдіс - әртүрлі эксперименттер нәтижелерін іріктеу, өңдеу үшін оларды қорытындылап белгілі бір тұжырым жасау, зерттелген белгілер арасындағы байланысты анықтау және жасалған қорытындының дұрыстығын тексеру [6].

4. Гениалогиялық  әдіс – бұл гибридологиялық әдістің бір түрі болып табылады. Ұрпақтың шыққан тегін зерттеу, оның шежіресін білу арқылы белгілердің тұқым қуу қасиеттерін, соның ішінде тұқым қуатын ауруларды зерттеу үшін адамдар мен баяу өсіп дамитын жануарлардың тұқым қуу заңдарын зерттеу.

5. Популяциялық әдіс – гибридологиялық әдістің бір түрі. Баяу өсіп дамитын жануарлар мен адамдардың тұқым қуалайтын белгілерін зерттеу.

6. Биохимиялық әдіс – гибридологиялық және цитогенетикалық әдістермен қатар жеке организмнің даму, өсі барысындағы клеткалардағы процестерді түбегейлі зерттеу және генетикалық материалдың химиялық құрамын, олардағы пайда болған өзгерістерді бақылау.

7. Феногенетикалық әдіс – гендермен қоршаған ортаның организмдегі белгілерге тигізетін әртүрлі әсерін зерттейді. Сондықтан бұл әдісті әртүрлі тұқымдас немесе түрлі қоршаған ортада дербес өскен организмдердің тұқым қуу қасиетін білу үшін қолданылады [6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І.4  Моносомалық әдістің ашылу тарихы

 

Жұмсақ бидайдың және оның туыстарының генетикалық зерттеуі қарапайым генетикалық талдау жүргізуге негізделеді. М.М.Тихомиров байқағандай бір түр ағзасындағы көптеген және әртүрлі белгілердің тұқымқуалауын талдау негізінде генотип – гендердің жиынтығы емес, жүйе екендігі туралы түсінік қалыптасты. Генетикалық талдау жургізудің барысында, ең алдымен, екі дара арасындағы  айырмашылық қанша ген арқылы тұқым қуалайтындығы анықталып, сол гендердің қасиеті зерттелді. Генетикалық талдаудың негізгі әдістерінің бірі – гибридологиялық әдіс [7]. А.С.Серебровскийдің пікірінше осы әдіс бойынша келесі мәселелер шешіледі:

1. Гендерді анықтау.

2.Оның басқа гендермен  әртүрлі комбинациялануындағы белгілерге  әсерін және  қасиетін зерттеу.

3. Осы геннің бұрын  анықталған гендермен тіркесуін  немесе  алшақтануын анықтау.

4. Геннің басқа тіркескен гендерден орналасу жағдайын анықтау.

Г.Мендель заңдылықтары қайта ашылғаннан кейін 1901 жылы Э.Чермак   және 1903 жылы Р.Биффен жұмсақ бидайдың генетикасын зерттеуде алғашқы тәжірбиелік жұмыстардың нәтижелерін  жариялады.

Оған қосымша, бірқатар авторлармен тұқымқуалау мәселелері қарастырылды. Осындай жұмыстардың бірін А.А.Сапегин мен оның әріптестері орындады. Онда, масақтың тығыздылығына жауапты С гені  шаруашылыққа маңызды белгілермен – дәннің байлануы, қоңыр тат ауруымен корреляциялық байланыста болатындығын анықтады [9].

Қазақстанның оңтүстік және оңтүстік – шығысында  күздік және жаздық бидай егістігін тат саңырауқұлақ ауруы айтарлықтай зақымдайды. Таулы аймақтарда сары тат, ал басқа жерлерінде қоңыр  және сабақты тат аурулары көптеп кездеседі. Кейбір жылдары бұл аурулар жаппай қаптап кетеді де, өсімдік сабағын, жапырағын және масақ бетін 80 - 100 % зақымдайды. Бұған қарсы күресудің ең тиімді жолы аурулар мен зиянкестерге қарсы тұра алатын сорттар шығару болып табылады. Бидайдың тат саңырауқұлақ ауруына төзімді сорттар шығару мәселесі алғашқы будандастыруға қатысатын үлгілерді таңдау және оларды дүние жүзілік өсімдіктерден алу жөніндегі академик Вавиловтың [3] іліміне тығыз байланысты. Дәнді дақылдар үшін маңызы зор бұл жұмыспен бүкіл дүние жүзінің селекционерлері шұғылданады.   Алайда,  жаңа сорттардың дүниеге келуінен гөрі табиғатта тат саңырауқұлақ ауруының пайда болуы өте жылдам өтеді. Сондықтан да болар, аурудың бір нәсіліне төзімді сорттар жаңадан пайда болған тат ауруына төзімділік көрсете алмайды да, селекционерлердің бірнеше жылғы еңбегі зая кетеді. Иммунндік - селекцияның ең басты міндеті – бидай ауруларының бір нәсіліне ғана емес, бірнеше түріне төзімді сорттар шығару.  Бидайдың тат саңырауқұлақ ауруына төзімді сорттар шығару мәселесі алғашқы будандастыруға қатысатын үлгілерді таңдау және оларды дүние жүзілік өсімдіктерден алу жөніндегі академик Н.И.Вавиловтың іліміне тығыз байланысты.

Ауруға төзімді сорттар шығаруда Бүкілресейлік өсімдік шаруашылығы ғылыми-зерттеу институтының орны бөлек. Мұнда дүние жүзілік мәдени және жабайы өсімдіктердің түрлері жинақталған. Олардан алынған жаздық және күздік бидай үлгілері қолдан жасалған тат саңырауқұлақ ауруының түрлі нәсілдеріне сыналады.

Өсімдіктің белгілі бір тіршілік цикліне байланысты, паразиттердің бейімделгіштігі, өсімдіктің ауруға төзімділігі бойынша бірнеше классификациялық типтерге бөлінеді. Өсімдік фазасына бейімделген паразиттер төзімділігі бойынша 3 типке бөледі:

1. Абсолютті төзімділік.

Өсімдіктің бұл типіне жасөспірімдік дамудағы төзімділіктің шамасы, өніп шығу фазасынан бастап өсіп-өну фазасына дейін. Бұл тип көбіне қыстық бидайдың тат ауруына төзімділігіне бағаланады.

2. Ерте төзімділік.

Өсімдіктің алғашқы даму фазасында аурудың болмау немесе нашар дамуымен байқалады. Және де ол өсімдіктің дамуының екінші даму кезеңімен, кейде пісіп-жетілуден 7-10 күн бұрын пайда болады.

3. Ересек төзімділік.

Даму кезеңінің алғашқы фазаларында тез қабылдайтын, кейіннен төзімдірек бола бастайтын өсімдіктер. Көпшілік бидай түрлерінде жасөспірімдік төзімділік болады. Ауру қоздырушы паразиттердің бейімделгіштігіне байланысты, оның жасөспірімдік дамуындағы тобын біле отырып, осы ауруды қабылдағыштығының шамасын білуге болады. Өсімдіктің дамуының ерекшеліктерін өзгерте отырып, оның ауруға төзімділігін арттыруға болады. Өсімдіктердегі органотропты мамандану – ол өсімдіктің жеке органдарының қабылдамайтындығы. Мысалы: асбұршақ өсімдігі оның бұршағы ешқандай зақымданбайды, бірақ жапырақтары мен сабағы аскохитоз бактериясымен зақымданады [3].

Гистотропты (ұлпалық) мамандануға жүгерінің көбіктенген басын (пузырьчатая головня) жатқызуымызға болады. Олар жүгерінің меристемалық ұлпасын зақымдайды [3].

Иммунитет сөзі латынның “immunitas” сөзінен шыққан, ол бір нәрседен босану дегенді білдіреді. Иммунитет дегеніміз организмнің ауру қоздырғышының және оның тіршілік өнімінің әсеріне төзімділігін айтады.

Соңғы кезде өсімдік иммунитеті түсінігін былай айтып көрсетеді: Өсімдік иммунитеті дегеніміз зақымдану үшін қоректі жағдайлар болып, белгілі бір ауру туғызушы қоздырғышпен өсімдік байланыс жасағанда, сол ауруға көрсететін төзімділікті айтады [3]. Иммунитеттің көрінісі үшін үш жағдай керек: 1) белгілі бір аурудың спецификалық қоздырғышының болуы; 2) қоздырғышқа сәйкес өсімдік-қожайынының болуы; 3) қоздырғышпен өсімдік-қожайын дамитын сыртқы орта жағдайлары. Өсімдік иммунологиясы ғылымы осы үш компоненттің бір-бірімен қарым-қатынасын зерттейді.

Жоғары сатыдағы өсімдіктермен микроорганизмдердің эволюция процесінде табиғатта белгілі қарым – қатынастар орнады. Бір жағдайда өсімдіктер ауру қоздырғыштарымен зақымданып, ауырады да өледі. Басқа бір жағдайда өсімдік ауруға қарсы тұрады. Қазіргі кезде өсімдіктерде табиғи (туа біткен) және жасанды (туа пайда болған) иммунитет ажыратылады. Табиғи иммунитет деп өсімдіктің белгілі бір аурумен зақымданбау қасиетін айтады және бұл қасиет тұқым қуалайды. Туа біткен иммунитет сыртқы орта жағдайларының өзгеруіне байланысты белгілі бір дәрежеде өзгере алады [6].

 Алғаш рет Ф.Блексли өсімдіктің тұқым қуалауын зерттеуде, экстрахромосомды три - (2n+1), тетра - (2n+2) және пентасомды – (4n+1) анеуплоидтарды пайдалануды ұсынды. Мұндай абберанттар сасық дурманнан (Datura stramonium) алынды. Блексли дурманның 12n хромосомасының барлығында 2n+1 хромосомалы мутанттардың өмір сүруінің мүмкін екендігін байқады және олардың басқа өсімдіктерден де табылатындығын айтты [7].

Бірнеше жылдан кейін түр аралық будандастыру нәтижесінде алынған моносомды өсімдіктердің анеуплоидттарын зерттей отырып,  Р. Клаузен мұндай хромосомалық мутациялар өсімдіктің мендельдік анализінің міндеттерін жеңілдетеді деп қорытынды жасады. Олардың пікірінше, түр аралық будандастыруларды пайдаланбай, мұндай мутанттар алу табиғатта өте сирек кездеседі.

Р.Клаузен зерттеушілердің ішінде алғашқы болып Nicotiana tabacum-ның моносомалық линияларының толық жиынтығын алды және моносомды генетикалық талдаудың негізгі ережесін жетілдірді. Алынған нәтижелер осындай линияны басқа дақылдардан шығаруға түрткі болды. Р.Клаузеннің ойлары Э. Сирстың еңбектерінде жалғасын тапты: T. aestivum мен Secale cereale L. туыс аралық комбинациялардан екі гаплоидты бөліп алды. Олардың бірі бидай ата-анасымен  тозаңданып, 13 тіршілікке икемді тұқым берді. Олардың  ұрпағынан 16 моносомды және 5 трисомды өсімдік алынып, Чайниз Спрингтің анеуплоидты линиясын алуға  негіз болды [5]. Кейінірек, осылайша  бөлініп алынған 16 моносомды линияларға 3В және 3А хромосомалардан нуллисомиктерді  пайдаланған 4 линиясы қосылды. Бұған дейін де, бидайдың генетикалық талдауында анеуплоидтарды пайдалану туралы пікірлер айтылған, бірақ олардың ойлары Р.Клаузеннің пікірінен өзгеше болатын. Ю.А. Филипченко, спельтоид пен Compactum creticum арасынан буданды ұрпақ алынса, ажырау нәтижесінде, 40 хромосомадан тұратын Compactum типті форма пайда болады, - деп жазды. Бұл формалар В және Q гендерінен тұратын 5А хромосоманың болмауына байланысты тек мұртшалы ғана емес түйреуіш тәрізді де болады [6].

Бидайдың Chinese spring сортынан нулли-, моно-, тетра- және три сомикті абберанттар шығарылғаннан кейін, Э. Сирс  тағы  7 линиялар, содан кейін 21 нуллисомды линиялардың ішінен 17-сі сипатталды. Chinese spring  сортынан алынған моносомды линиялардың толық жиынтығының үлгісін Э. Сирс дүниежүзі зерттеушілеріне таратты. Осыдан бастап, бидайдың жеке генетикасын терең зерттеу және C.S анеуплоидты  линияларының негізінде жергілікті селекциядағы  сорттар бойынша жаңа моносомды линиялар алына бастады. Жұмсақ бидайдың сорттарынан алынған моносомды линиялар тізімі 1-ші кестеде келтірілген [4].