Jaká je jedinečnost a vlastnosti mezidruhových hybridů? Proč měli chovatelé potřebu chovat tak podivná zvířata a rostliny?
Vlastnosti mezidruhových hybridů:
- neplodnost, sterilita
- heteróza – mezidruhoví kříženci mají výraznější vlastnosti než jejich rodiče – větší hmotnost, výška, odolnost vůči chorobám, lepší adaptabilita na podmínky prostředí atp.
Podívejme se blíže na problém neplodnosti mezidruhových kříženců
Je to všechno o sadě chromozomů a genů, které jsou vlastní mateřským organismům.
Při vnitrodruhovém křížení dostává nový organismus od svých rodičů haploidní (1n) sadu homologní chromozomy, čímž se obnoví jejich diploidita (2n).
Klíčové slovo je zde “homologní«
Homologní chromozomy – pár chromozomy přibližně stejně dlouhé, se stejnou polohou centromery a poskytující stejný vzor při barvení. Jejich geny v odpovídajících (identických) lokusech jsou alelické geny – alely, to znamená, že kódují stejné proteiny nebo RNA
U mezidruhových hybridů není část chromozomů nebo úseků chromozomů homologní.
To nepoškozuje samotný organismus, ale při tvorbě zárodečných buněk (tj. při pohlavním rozmnožování) není u takových chromozomů možná konjugace a křížení.
U rostlin je tento problém řešen polyploidií. Když jsou chromozomy zdvojeny, každý chromozom má homologní pár a problém je vyřešen.
Umělá polyploidie je způsobena jedy narušujícími vřeteno, jako je kolchicin
V rostlinách je tedy možná nejen mezidruhová hybridizace, ale dokonce i mezirodová hybridizace.
Z křížení pšenice linie č. 5129, izolované z hybridu Triticum turgidum x Tr. dicoccum s tvrdou pšenicí ekologické skupiny stepní Volha byla získána odrůda tvrdé pšenice Charkovskaya 46, vysoce odolná proti hesenským a švédským mouchám, tato vynikající odrůda si rychle získala široké uznání.
U zvířat, jak je známo, je polyploidie vzácným jevem. Poruchy tvorby zárodečných buněk činí takové mezidruhové hybridy sterilními.
Ve vědě existují tři způsoby, jak tento problém překonat:
charakteristické pro druhy, které ztratily normální pohlavní proces – například hermafrodité. například žížaly a druhy, u kterých se vajíčka vyvíjejí bez oplodnění (viz partenogeneze). nějaký hmyz, ryby, mloci
Pouze jeden z rodičovských genomů přechází do zárodečných buněk a druhý je zničen a odstraněn
Mezidruhová hybridizace je výsledkem lidské vědecké činnosti, v přírodě se takové hybridy prakticky nevyskytují.
Podívejme se na nejznámější příklady takových kříženců ve světě zvířat
Nejběžnější, která se nachází konkrétně v otázkách jednotné státní zkoušky, je nejlepší.
Bester (na základě prvních slabik slov beluga и sterlet) je kříženec dvou druhů ryb z čeledi jeseterovitých, získaný umělým křížením belugy s jesetrem. Plodný.
Nejznámějším a pravděpodobně nejstarším známým mezidruhovým hybridem je mezek.
Silt – výsledek křížení osla a klisny. Termín “mezek” byl původně aplikován na potomky jakýchkoli dvou zvířat různých druhů – co se nyní nazývá “hybrid”.
Extrémně odolné zvíře, povahově klidnější než osel, méně tvrdohlavé a méně náchylné k nemocem.
Zebroyd je kříženec zebry a jakéhokoli jiného koně.
Bizon – kříženec bizona a bizona (produkují plodné potomstvo jak při křížení mezi sebou, tak se zástupci původního druhu)
Grolar – kříženec medvěda grizzlyho a ledního medvěda
Liger je kříženec lva a tygřice a tygřice je kříženec tygra a lvice.
Věnujte pozornost otázce z jednotné státní zkoušky:
3) archaromerinos – název se skládá ze dvou částí – jednoznačně hybrid!
4) už víme lépe
6) tritikale – kříženec žita a pšenice
V tomto článku rozebereme koncept příbuzenské plemenitby, pohovoříme si o obecných principech jejího výpočtu, pohovoříme o výhodách a nevýhodách a zjistíme, proč je nyní její vliv mnohem snáze kontrolovatelný než dříve.
Co je to příbuzenská plemenitba a jak se počítá?
Zvíře obvykle zdědí dvě různé kopie (alely) každého genu – jednu od svého otce a jednu od své matky. Genotyp organismu, ve kterém jsou přítomny dvě různé alely, se nazývá heterozygotní pro konkrétní gen.
Čím užší je genetická vazba mezi rodiči, tím vyšší je pravděpodobnost, že místo dvou různých alel zdědí potomek dvě identické kopie určitého genu. Genotyp takového organismu se nazývá homozygotní.
Křížením blízce příbuzných organismů, které vede k homozygotnosti potomstva, je příbuzenská plemenitba. Opačný proces, tedy křížení nepříbuzných zvířat, se nazývá outbreeding.
Pokud rodiče nejsou příbuzní, zvíře zdědí dvě různé verze stejného genu. I když byl jeden z rodičů nositelem genetické vady, u potomka se neprojeví.
Pokud jsou rodiče příbuzní, může zvíře zdědit dvě identické kopie genu a obdržet výraznou genetickou vadu.
Křížení příbuzných zvířat (inbreeding) vede ke zvýšení homozygotnosti genotypů potomků. V důsledku toho se mohou v potomcích zakořenit smrtící a jiné „škodlivé“ geny. Křížení nepříbuzných zvířat (outbreeding) ničí účinek inbreedingu.
Existují dvě hlavní metody pro výpočet úrovně příbuzenské plemenitby u skotu.
Výpočet příbuzenské plemenitby podle rodokmenu využívá informace o předcích zvířete k určení stupně homozygotnosti jeho genotypu. Tato metoda neposkytuje spolehlivé výsledky, protože bere v úvahu pouze průměrný počet identických oblastí genomu, které mohou přecházet z generace na generaci.
Kromě toho může být rodokmen zvířete znám jen částečně a v rodokmenech jsou také chyby. Podle ruské databáze KSITEST je otec nebo matka špatně identifikována v průměru u 8-10 % zvířat. To vše také ovlivňuje kvalitu výsledků získaných pomocí výpočtů rodokmenu.
Výpočet příbuzenské plemenitby podle genotypu je založena na využití genetické informace zvířete, zejména DNA markerů, jako jsou SNP (jednonukleotidové polymorfismy). Výpočet genomického inbreedingu je přesnější metodou, protože na rozdíl od výpočtu podle rodokmenu vám umožňuje s jistotou vědět, které alely byly předány z rodičů na potomky a kde je přesně lokalizována homozygotnost.
Rodokmeny dvou zvířat získané inbreedingem. Protože mají stejný původ, obdrží stejné COI (koeficient příbuzenské plemenitby, koeficient příbuzenské plemenitby) = 12,5 % při výpočtu podle rodokmenu. Výpočty založené na genomu přitom ukazují, že ve skutečnosti mají tato zvířata různou úroveň příbuzenské plemenitby (0 % a 46 %).
Je příbuzenské křížení dobré nebo špatné? Klady a zápory inbreedingu
Příbuzenská plemenitba je často považována za negativní faktor, kterému je třeba se vyhnout. Ve skutečnosti se v rámci jednotlivého zvířete nejedná o pozitivní ani negativní jev: inbreeding pouze zvyšuje homozygotnost genotypu, což může, ale nemusí vést k negativním důsledkům.
Nedostatek příbuzenské plemenitby sám o sobě nepřináší zvířeti výhody: inbrední zvíře může být pro určité chovatelské účely užitečnější než outbrední zvíře. Míru poškození nebo prospěchu z příbuzenské plemenitby lze určit pouze pro každé jednotlivé zvíře.
Příbuzenské křížení může být prospěšné. Příbuzenská plemenitba se používá ve šlechtění k vytvoření nového plemene nebo superproducenta. V tomto případě se chovatelé snaží upevnit nejlepší kvantitativní (například produkce mléka) a kvalitativní (například genotyp kappa-kasein BB) znaky v homozygotním stavu.
Další možností chovu je selekce podle zdravotních znaků a obecné adaptační schopnosti zvířat. Zde je přínos rostoucí homozygotnosti sporný, protože adaptivní vlastnosti mají extrémně nízkou dědičnost a jsou fixovány po staletí. Nárůst homozygotnosti navíc vede ke snížení genetické diverzity v populaci a v důsledku toho ke snížení schopnosti zvířat adaptovat se na neustále se měnící podmínky prostředí.
Příbuzenské křížení může být škodlivé. Někdy se v důsledku páření mezi geneticky příbuznými zvířaty stanou smrtelné a jiné „škodlivé“ geny u potomků homozygotní. Pak se zvyšuje riziko snížení vitality, plodnosti a produktivity organismu, tedy inbrední deprese. Například u haplotypů plodnosti, jak se zvyšuje podíl inbreedingu, existuje riziko výskytu recesivních negativních mutací. Abyste se takovým rizikům vyhnuli, musíte být schopni používat metody genomické selekce.
Výhody příbuzenské plemenitby; Nevýhody příbuzenské plemenitby
kontrolovanější chov, ztráta genetické variability plemene, zlepšení kvantitativních a kvalitativních znaků, upevnění potřebných a zbavení se recesivních nežádoucích znaků, možné riziko inbreedingové deprese, která je vyšší, čím méně moderní nástroje se používají, především genomické selekční nástroje pro inbrední zvířata mohou být snazší najít pár než outbrední, protože tito mohou mít ve svých rodokmenech mnoho nepříbuzných zvířat, což znamená, že musíte najít dvě velmi nepříbuzná zvířata s různorodým rodokmenem, která zároveň poskytují větší zisk; zvýšené riziko akumulace recesivních mutací, které nejsou testovány, vede k embryonální úmrtnosti, snížení kvantitativních a kvalitativních charakteristik
Jak kontrolovat příbuzenskou plemenitbu a minimalizovat riziko inbreedingové deprese
Dříve se producenti mléčných výrobků snažili omezit nárůst příbuzenské plemenitby, protože rostoucí homozygotnost u zvířat by mohla vést k fixaci „škodlivých“ genů nebo haplotypů. Nyní genomické testování umožňuje rozpoznat zvířata, která nesou negativní haplotypy, a chovatelé mohou minimalizovat riziko nežádoucích důsledků inbreedingu.
Řada studií doporučuje zohlednit každé 1 % potenciálního zvýšení příbuzenské plemenitby u potomků, což sníží produktivní a reprodukční výkonnost. Ve skutečnosti však efekt není lineární a často existuje „prahová“ hodnota, po které se projeví vliv příbuzenské plemenitby – jedná se o hodnotu asi 5–6,5 %. To znamená, že až do „prahové hodnoty“ je příbuzenské křížení považováno za podmíněně bezpečné a pravděpodobnost deprese příbuzenské plemenitby je minimální.
Také efekt „blízkého“ a „vzdáleného“ příbuzenské plemenitby je odlišný: čím blíže byli identičtí předci inbredního zvířete, tím vyšší je riziko negativních důsledků. Některým studiím se nepodařilo získat spolehlivé výsledky vlivu inbreedingové deprese vůbec.
Navíc si to musíte pamatovat příbuzenská plemenitba se nedědí. Pokud vezmete dvě zvířata s 25% příbuzenskou plemenitbou, která nemají žádné společné předky, pak s největší pravděpodobností bude mít potomstvo téměř nulovou úroveň příbuzenské plemenitby. Proto jedno páření dvou nepříbuzných zvířat zničí veškerou příbuzenskou plemenitbu vytvořenou generacemi kříženců záměrně navrženými k příbuzenské plemenitbě. Ale pokud má výběr outbredního býka menší účinek než účinek inbredního býka, pak takový výběr přinese více ztrát než samotný nárůst inbrední plemenitby.
Inbreedingová deprese, stejně jako mnoho dalších genomických dat (odhady, dědičnost, vlivy na životní prostředí atd.), tedy není „významem pro každého“ – liší se pro různé populace v různých časových obdobích. Z tohoto důvodu je například nemožné napravit „ztráty“ z příbuzenské plemenitby přebíráním dat z jiné populace. Vliv zvýšené příbuzenské plemenitby lze vypočítat pouze v rámci místní populace.
Je důležité si uvědomit, že při sestavování páru můžeme úroveň příbuzenské plemenitby potomka pouze odhadovat, ale skutečnou příbuzenskou plemenitbu poznáme až poté, co se potomek objeví a vezmeme jeho genotyp. Genotypizační nástroje umožňují nejen potvrdit příbuznost, ale také najít skutečné rodiče ve stádě, díky čemuž je výběr předvídatelnější. KSITEST potvrdí příbuznost genomem a pokud existuje genotyp pravého předka, označí jej, což nám umožní obnovit rodokmeny ve stádě.