В чем причина бесплодия межвидовых гибридов? Примеры межвидовых гибридов. Гибриды животных и растений: примеры, фото. Гибрид человека и животного

) или межродовыми (при скрещивании видов относящихся к разным родам).
В цветоводстве , гибриды первого поколения называются первичными гибридами.

Возможность искусственного получения гибридов впервые предположил немецкий учёный Р. Камерариус в 1694 году, впервые искусственную гибридизацию осуществил английский садовод Т. Фэрчайлд, скрестив в 1717 году разные виды гвоздик .

Реципрокные гибриды

Реципрокные гибриды появляются в результате реципрокных скрещиваний - гибридизация включающая перемену пола родителей, связанных с каждым генотипом.

Реципрокные эффекты

Различия между реципрокными гибридами - реципрокные эффекты - свидетельствуют о неодинаковом вкладе мужского и женского пола в генотип потомства. Если бы потомки от отца и матери получали одинаковую генетическую информацию, то не должно было быть никаких реципрокных эффектов.

Измерение реципрокных эффектов

Для измерения реципрокных эффектов (r) можно использовать выражение:

где A и B - значения признака для исходных скрещиваемых форм; a - то же самое для гибрида ♂A x ♀B; b - для реципрокного гибрида ♂B x ♀A. Положительное значение r (r > 0) будет означать «отцовский» эффект, отрицательное (r < 0) - «материнский», а абсолютная величина r (│r│) даст относительную оценку этих эффектов в единицах, равных разности значения признака для исходных форм (B - A).

Реципрокные эффекты у птиц

У кур «отцовский» эффект " наблюдался по наследованию инстинкта насиживания (r = 0.45, 0.38 и 0.50 ), половой скороспелости (r = 0.59 ), яйценоскости (r = 0.32, −2.8, 1.07, 0.11, 0.46, 1.14 и 2.71 ), и живому весу (r = 0.30).

По весу яиц наблюдался «материнский эффект» (r = −1.0).

Реципрокные эффекты у млекопитающих

У свиней «отцовский» эффект " наблюдается по числу позвонков (отбор на длинное туловище) (r = 0.72 и 0.74 ), длине тонкого кишечника (отбор на лучшую оплату корма), и динамике роста (отбор на скороспелость) (r = 1.8).

«Материнский эффект» наблюдался по среднему весу эмбрионов, пищеварительной системы и её частей, длине толстого кишечника и весу новорожденных поросят.

У крупного рогатого скота «отцовский» эффект " наблюдался по удою молока (r = 0.07, 0.39, 0.23) и продукции молочного жира (количество жира) (r = 1.08, 1.79, 0.34).

«Материнский эффект» наблюдался по проценту жира в молоке у коров (r = −0.13, −0.19, −0.05).

Теории реципрокных эффектов

«Материнский эффект»

Материнский эффект может быть обусловлен цитоплазматической наследственностью, гомогаметной конституцией и утробным развитием у млекопитающих. Различают собственно материнский эффект, когда генотип матери проявляется в фенотипе потомства. Молекулы в яйцеклетке, такие как мРНК , могут влиять на ранние стадии процесса развития. Различают также материнское наследование, при котором часть генотипа потомство получает исключительно от матери, например митохондрии и пластиды , содержащие свой собственный геном. При материнском наследовании фенотип потомства отражает его собственный генотип.

«Отцовский эффект»

Большее влияние отца на яйценоскость дочерей у кур объясняли тем, что у птиц гетерогаметным полом является самка, а гомогаметным - самец. Поэтому свою единственную X-хромосому курица получает от отца, и если яйценоскость определяется ею, то тогда все понятно. Эта трактовка может объяснить хромосомный механизм явления у птиц, но для млекопитающих уже неприменима. Удивительно также то, что признаки, проявляющиеся только у женского пола (инстинкт насиживания, скороспелость и яйценоскость у курицы или удой молока и количество молочного жира у коровы), которые, казалось бы, должны передаваться матерью, тем не менее передаются больше отцом.

Межвидовая и межродовая гибридизация

Межвидовая гибридизация часто наблюдается как в природе, так и при культивировании человеком (содержании в неволе) у множества видов растений и животных. В природе в районах соприкосновения близких видов могут формироваться так называемые «гибридные зоны», где гибриды численно преобладают над родительскими формами.

Межвидовая интрогрессивная гибридизация широко распространена у дафний . В некоторых летних популяциях дафний гибриды преобладают, что затрудняет определение границ видов /

Известный экспериментальный гибрид рафанобрассика (лат. Raphano-brassica ) был получен Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки с капустой . Оба вида принадлежат к разным родам и имеют по 18 хромосом. Гибрид, полученный в результате удвоения числа хромосом (36), был способен к размножению, так как в процессе мейоза хромосомы редьки и капусты коньюгировали с себе подобными. Он обладал некоторыми признаками каждого из родителей и сохранял их в чистоте при размножении.

Межродовые гибриды (как естественные, так и полученные селекционерами) известны также в семействах злаков, розоцветных, цитрусовых , орхидных и др. Так, гексаплоидный геном мягких пшениц образовался путем объединения диплоидных геномов двух предковых видов пшениц и одного вида близкого рода Aegilops .

Гибриды в научной номенклатуре

В ботанике

Гибридные таксоны растений называются нототаксонами.

По данным AOS начиная с января-марта 2008 года между знаком × и названием гибридного рода должен быть пробел .
Пример: × Rhynchosophrocattleya .

В зоологии

Стерильность гибридов

Явления стерильности гибридов неоднородны. Наблюдается изменчивость в отношении того, на какой именно стадии проявляется стерильность и каковы её генетические причины.

Разрушение гибридов

В случаях, когда некий межвидовой гибрид достаточно жизнеспособен и способен к размножению, поколения его потомков будут содержать значительную долю нежизнеспособных, субвитальных, стерильных и полустерильных особей. Эти типы представляют собой неудачные продукты рекомбинации, возникшие при межвидовой гибридизации. Такое подавление мощности и плодовитости в гибридном потомстве называют разрушением гибридов (hybrid breakdown). Разрушение гибридов - последнее звено в последовательности преград, препятствующих межвидовому обмену генами.

Разрушение гибридов неизменно обнаруживается в потомстве межвидовых гибридов у растений, где его легче наблюдать, чем при большинстве скрещиваний у животных .

Гибриды, имеющие собственные названия

Реципрокные гибриды

• Мул - гибрид от скрещивания осла и лошади
• Лошак - гибрид от скрещивания жеребца и ослицы

• Лигр - гибрид от скрещивания льва (Panthera leo ) и тигрицы (Panthera tigris )
• Тигон - гибрид от скрещивания тигра и львицы

• Леопон - гибрид леопарда-самца и львицы-самки
• Нар - гибрид одногорбого и двугорбого верблюдов.
• Муллард - гибрид, получаемый при скрещивании селезней мускусных уток с утками породы пекинская белая, оргпингтон, руанская и белая алье.

• Зеброид - гибрид от скрещивания зебры и домашней лошади
• Зебрул - гибрид от скрещивания зебры и осла

Гибридизация - процесс образования или получения гибридов , в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке.

Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая гибридизация) и между разными систематическими группами (отдалённая гибридизация, при которой происходит объединение разных геномов). Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис , выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов. При отдалённой гибридизации гибриды часто стерильны .

Энциклопедичный YouTube

1 / 2

Общая биология. Гибридизация в селекции растений

Установите соответствие между достижениями и направлением биологии

Субтитры

Происхождение видов путём гибридизации

Гибридогенное происхождение доказано и для некоторых видов животных, в частности, скальных ящериц , земноводных и рыб. Некоторые виды кавказских ящериц, имеющих гибридогенное происхождение, триплоидны и размножаются с помощью партеногенеза .

Гибридное видообразование у растений

Под гибридным видообразованием обычно подразумевают возникновение в потомстве от естественного гибрида новой линии, размножающейся в чистоте и изолированной от родительских видов и от своих сибсов в гибридной популяции . Эта новая линия должна преодолеть гибридную стерильность, и разрушение гибридов.

Рекомбинационное видообразование

Его можно определить как возникновение в потомстве видового гибрида с хромосомной стерильностью нового структурно-гомозиготного рекомбинанта, плодовитого при скрещиваниях с особями своей линии, но изолированного от других линий и от родительского вида преградой, создаваемой хромосомной стерильностью.
Если число независимых транслокаций больше, то хромосомная стерильность, создающая преграды вокруг новых гомозиготных рекомбинантов, усиливается, и новая линия становится более изолированной.
Процесс рекомбинационного видообразования был обнаружен среди потомков экспериментальных гибридов представителей рода табак , у некоторых злаков и других растений. Его роль в природе остается неясной. Вероятно, такое видообразование происходит время от времени, но реже, чем аллополиплоидия.

Гибридное видообразование при участии внешних преград

В некоторых группах растений межвидовые гибриды плодовиты и изоляция между видами обеспечивается главным образом внешними преградами. Экологическая и сезонная изоляция, а также изоляция, обусловленная строением цветка, - главные преграды, разделяющие виды. Морфологические, физиологические и поведенческие различия между видами, ведущие к возникновению таких преград, находятся, под контролем генов. У потомков естественных межвидовых гибридов, если они появляются, происходит расщепление по генным различиям и по соответствующим признакам, определяющим внешнюю изоляцию. Это создаёт возможность для возникновения продуктов межвидовой рекомбинации с новыми сочетаниями признаков, закладывающих основу новых, внешне изолированных субпопуляций. Если внешняя изоляция сохраняется и в дальнейшем, то из этих субпопуляций могут возникнуть новые виды гибридного происхождения.
Вероятные примеры гибридного видообразования описаны для нескольких групп растений (Амаранта , Кипрея , Alsophila , Nephelea и в других

Гибридизация - скрещивание особей, которые различаются хотя бы одним геном. Если особи различаются лишь одной парой разных признаков, такое скрещивание называют моногибридным (например, гибридизация красноцветкового растения с бело-цветковым или белой мыши с серой).

Подобные скрещивания позволили Г. Менделю сформулировать основные законы наследственности, да и сейчас гибридологический анализ - основной метод классической генетики. При записи схем опытов по гибридизации, часто весьма сложных, используют обозначения: сама гибридизация обозначается знаком X, мужской и женский пол - астрономическими знаками Марса и Венеры, родители - латинской буквой Р, потомство - буквой Р (р1 - первое поколение гибридов, р2 - второе и т. д.).

В практике гибридизация особей одного вида используется чаще всего в двух целях. В селекции ее применяют для того, чтобы получить новый сорт, породу или линию, сочетающие выгодные для человека свойства родителей. Широко распространена также межлинейная и межпородная гибридизация, которую проводят, чтобы использовать гибридную мощность Р1. Гибридизация - важное средство повышения продуктивности сельского хозяйства.

Зеброид - гибрид зебры с лошадью (ослом)

Удваивать число хромосом генетики научились давно, обрабатывая клетки особым веществом - колхицином, полученным из растения безвременника. Формы с удвоенным числом хромосом называют амфидиплоидами. Первый гибридный амфидиплоид - рафанобрассику, гибрид редьки и капусты, получил советский ученый Г. Д. Карпеченко еще в 1922-1924 гг. Теперь таких гибридов получено уже немало. Упомянем лишь тритикале - гибрид пшеницы и ржи, мощный фуражный злак, полученный в 1938 г. А. И. Державиным, а также пшенично-пырейные гибриды Н. В. Цицина. Многие виды растений явно имеют гибридное происхождение. Сама пшеница - сложный гибрид - полиплоид, а культурная слива - потомок терна и алычи.

У животных такой путь повышения гибридной плодовитости затруднен. Лишь Б. Л. Астауров с сотрудниками получил плодовитый межвидовой гибрид домашнего и дикого тутового шелкопрядов. Для этого пришлось получить гексаплоидных (с шестью наборами хромосом) самок домашнего шелкопряда и скрестить их с диким.

Гибридные виды в природе возникают намного чаще у растений, чем у животных. Однако и у растений гибриды в природе довольно редки.

Между представителями разных видов гибридизация проходит труднее. Особи разных видов обычно не скрещиваются. Если внутривидовые гибриды, как правило, плодовиты (фертильны), то межвидовые обычно бесплодны (стерильны). Однако и они нередко обладают гибридной мощностью, и с этой целью их стремятся получить. С глубокой древности известны мулы (лошадь X осел) и лошаки (ослица X жеребец), которые выносливы, но бесплодны. Известны также нары - гибриды одногорбого верблюда (дромадера) и двугорбого (бактриана). Пары плодовиты, но особи Р2 мелки и слабосильны. Чтобы этого избежать, Р1 скрещивают либо с дромадерами, либо с бактрианами. Помеси яка с коровами (сарлыки, высокоценимые за жирномолочность) и бизона с коровами ограниченно плодовиты: у них стерильны только самцы. То же наблюдается при отдаленной гибридизации растений: Р1 часто бывают стерильными.

Какова причина стерильности или ограниченной плодовитости межвидовых гибридов? Прежде всего, это может быть несовместимость ядра и цитоплазмы. Мужское ядро, полученное со сперматозоидом, может просто не развиваться в цитоплазме материнской яйцеклетки. Но главная причина - нарушения мейоза при возникновении мужских и женских половых клеток Р1. Ведь во время мейоза одинаковые, гомологичные хромосомы, полученные от отца и от матери, выстраиваются попарно (такое соединение генетики называют бивалентом). Естественно, если число хромосом у отца и матери гибрида разное, процесс образования бивалентов нарушен и половые клетки формируются нежизнеспособные, с неполным или избыточным количеством хромосом. То же наблюдается и в том случае, если число хромосом одинаковое, но они сильно отличаются по структуре. Отдаленные гибриды вообще часто бывают малоплодовитыми, но их плодовитость можно довести до нормальной последующими скрещиваниями с одним из родителей. При этом хромосомы одного вида вытесняются при последующих мейозах хромосомами другого, и гибрид перестает быть гибридом - по генетической структуре он уподобляется одному из родителей.

На растениях разработан более эффективный способ восстановления плодовитости гибридов без потери их гибридной, смешанной генетической структуры. Исследователи рассуждали так: гибриды неплодовиты, потому что отцовские хромосомы при мейозе не "узнают" материнские, не образуют гомологичных пар - бивалентов. А если удвоить число хромосом в клетке перед мейозом? Тогда и отцовские и материнские хромосомы нашли бы себе пару, и половые клетки получились бы со сбалансированным набором хромосом, я значит, жизнеспособные.

При гибридизации родительские признаки у гибридов комбинируются, иногда возникают новые. Если скрестить пшеницу с типом колоса А и Б, гибриды первого поколения больше похожи на А. Во втором поколении гибридов (нижний ряд) выщепляются гомозиготы, похожие на родителей, а гетерозиготы (в центре) приобретают длинный колос. В данном случае скрещиваемые формы различаются по трем парам аллелей.

В последние годы было сделано интересное открытие. Оказалось, что клетки многоклеточных организмов, разводимые в лабораториях на твердой питательной среде, могут сливаться друг с другом. Это клетки с двойным набором хромосом (2п), соматические, поэтому новый прием генетики назвали соматической гибридизацией. Удалось получить гибридные соматические клетки: человек X мышь, человек X золотистый хомячок, мышь X крыса, мышь X обезьяна, мышь X курица и даже хомяк X черепаха, человек X комар! Если слияние клеток произошло, хромосомы столь разных видов могут некоторое время уживаться в гибридной клетке. Этот метод чрезвычайно важен для картирования генов, с его помощью можно определить, в какой хромосоме расположен тот или иной ген. Добиться слияния растительных клеток в культуре гораздо труднее, поскольку они покрыты оболочкой из клетчатки. Могут сливаться лишь протопласты растительных клеток, у которых оболочки удалены химическим путем. Решение этой проблемы обещает многое: в отличие от животных из одной растительной клетки можно вырастить целое растение. Таким путем можно было бы получить самые фантастические гибриды, создание которых сейчас кажется невозможным.

В классификации искусственных гибридов.

Гибриды могут быть внутривидовыми (при скрещивании различных сортов , форм , разновидностей), внутриродовыми (при скрещивании видов принадлежащих одному роду) или межродовыми (при скрещивании видов относящихся к разным родам).
В цветоводстве , гибриды первого поколения называются первичными гибридами.

Возможность искусственного получения гибридов впервые предположил немецкий учёный Р. Камерариус в 1694 году, впервые искусственную гибридизацию осуществил английский садовод Т. Фэрчайлд, скрестив в 1717 году разные виды гвоздик .

Реципрокные гибриды

Реципрокные гибриды появляются в результате реципрокных скрещиваний - гибридизация включающая перемену пола родителей, связанных с каждым генотипом.

Реципрокные эффекты

Различия между реципрокными гибридами - реципрокные эффекты - свидетельствуют о неодинаковом вкладе мужского и женского пола в генотип потомства. Если бы потомки от отца и матери получали одинаковую генетическую информацию, то не должно было быть никаких реципрокных эффектов.

Измерение реципрокных эффектов

Для измерения реципрокных эффектов (r) можно использовать выражение:

где A и B - значения признака для исходных скрещиваемых форм; a - то же самое для гибрида ♂A x ♀B; b - для реципрокного гибрида ♂B x ♀A. Положительное значение r (r > 0) будет означать «отцовский» эффект, отрицательное (r < 0) - «материнский», а абсолютная величина r (│r│) даст относительную оценку этих эффектов в единицах, равных разности значения признака для исходных форм (B - A).

Реципрокные эффекты у птиц

У кур «отцовский» эффект " наблюдался по наследованию инстинкта насиживания (r = 0.45, 0.38 и0.50 ), половой скороспелости (r = 0.59 ), яйценоскости (r = 0.32, −2.8, 1.07, 0.11, 0.46, 1.14 и 2.71 ), и живому весу (r = 0.30).

По весу яиц наблюдался «материнский эффект» (r = −1.0).

Реципрокные эффекты у млекопитающих

У свиней «отцовский» эффект " наблюдается по числу позвонков (отбор на длинное туловище) (r = 0.72 и 0.74 ), длине тонкого кишечника (отбор на лучшую оплату корма), и динамике роста (отбор на скороспелость) (r = 1.8).

«Материнский эффект» наблюдался по среднему весу эмбрионов, пищеварительной системы и её частей, длине толстого кишечника и весу новорожденных поросят.

У крупного рогатого скота «отцовский» эффект " наблюдался по удою молока (r = 0.07, 0.39, 0.23) и продукции молочного жира (количество жира) (r = 1.08, 1.79, 0.34).

«Материнский эффект» наблюдался по проценту жира в молоке у коров (r = −0.13, −0.19, −0.05).

Теории реципрокных эффектов

«Материнский эффект»

Материнский эффект может быть обусловлен цитоплазматической наследственностью, гомогаметной конституцией и утробным развитием у млекопитающих. Различают собственно материнский эффект, когда генотип матери проявляется в фенотипе потомства. Молекулы в яйцеклетке, такие как мРНК , могут влиять на ранние стадии процесса развития. Различают также материнское наследование, при котором часть генотипа потомство получает исключительно от матери, например митохондрии и пластиды , содержащие свой собственный геном. При материнском наследовании фенотип потомства отражает его собственный генотип.

«Отцовский эффект»

Большее влияние отца на яйценоскость дочерей у кур объясняли тем, что у птиц гетерогаметным полом является самка, а гомогаметным - самец. Поэтому свою единственную X-хромосому курица получает от отца, и если яйценоскость определяется ею, то тогда все понятно. Эта трактовка может объяснить хромосомный механизм явления у птиц, но для млекопитающих уже неприменима. Удивительно также то, что признаки, проявляющиеся только у женского пола (инстинкт насиживания, скороспелость и яйценоскость у курицы или удой молока и количество молочного жира у коровы), которые, казалось бы, должны передаваться матерью, тем не менее передаются больше отцом.

Межвидовая и межродовая гибридизация

Межвидовая гибридизация часто наблюдается как в природе, так и при культивировании человеком (содержании в неволе) у множества видов растений и животных. В природе в районах соприкосновения близких видов могут формироваться так называемые «гибридные зоны», где гибриды численно преобладают над родительскими формами.

Межвидовая интрогрессивная гибридизация широко распространена у дафний . В некоторых летних популяциях дафний гибриды преобладают, что затрудняет определение границ видов /

Известный экспериментальный гибрид рафанобрассика (лат. Raphano-brassica ) был получен Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки с капустой . Оба вида принадлежат к разным родам и имеют по 18 хромосом. Гибрид, полученный в результате удвоения числа хромосом (36), был способен к размножению, так как в процессе мейоза хромосомы редьки и капусты коньюгировали с себе подобными. Он обладал некоторыми признаками каждого из родителей и сохранял их в чистоте при размножении.

Межродовые гибриды (как естественные, так и полученные селекционерами) известны также в семействах злаков, розоцветных, цитрусовых , орхидных и др. Так, гексаплоидный геном мягких пшениц образовался путем объединения диплоидных геномов двух предковых видов пшениц и одного вида близкого рода Aegilops .

Гибриды в научной номенклатуре

В ботанике

Гибридные таксоны растений называются нототаксонами.

В зоологии

Стерильность гибридов

Явления стерильности гибридов неоднородны. Наблюдается изменчивость в отношении того, на какой именно стадии проявляется стерильность и каковы её генетические причины.

Разрушение гибридов

В случаях, когда некий межвидовой гибрид достаточно жизнеспособен и способен к размножению, поколения его потомков будут содержать значительную долю нежизнеспособных, субвитальных, стерильных и полустерильных особей. Эти типы представляют собой неудачные продукты рекомбинации, возникшие при межвидовой гибридизации. Такое подавление мощности и плодовитости в гибридном потомстве называют разрушением гибридов (hybrid breakdown). Разрушение гибридов - последнее звено в последовательности преград, препятствующих межвидовому обмену генами.