Гибрид F1

Гибрид F1 (также известный как дочерний гибрид 1 ) — это первое дочернее поколение потомков совершенно разных родительских типов. ^[1] Гибриды F1 используются в генетике и селекции термин «гибрид F1» , где может использоваться . Термин иногда пишется с индексом, как F ₁ гибрид . ^[2]^[3] Последующие поколения называются F ₂ , F ₃ и т. д.

Потомство совершенно разных родительских типов производит новый, однородный фенотип с комбинацией характеристик родителей. В разведении рыб такими родителями часто являются два близкородственных вида рыб, тогда как в разведении растений и животных родителями часто являются две инбредные линии .

Грегор Мендель сосредоточил свое внимание на закономерностях наследования и генетической основе изменчивости . В своих экспериментах по перекрестному опылению с участием двух чистокровных или гомозиготных родителей Мендель обнаружил, что полученное поколение F1 было гетерозиготным и последовательным. Потомство показало комбинацию фенотипов каждого родителя, которые были генетически доминантными . Открытия Менделя, касающиеся поколений F1 и F2, заложили основу современной генетики.

Производство гибридов F1

В растениях

Скрещивание двух генетически различных растений дает гибридное семя . Это может произойти естественным путем и включает гибриды между видами (например, мята перечная — это стерильный гибрид F1 водяной и мяты колосистой ). В агрономии термин «гибрид F1» обычно применяется к сельскохозяйственным сортам, полученным от двухродительских сортов. Эти гибриды F1 обычно создаются посредством контролируемого опыления , иногда ручного опыления . Для однолетних растений, таких как томаты и кукуруза , гибриды F1 необходимо выращивать каждый сезон.

Для массового производства гибридов F1 с однородным фенотипом родительские растения должны оказывать предсказуемое генетическое воздействие на потомство. Инбридинг и отбор по единообразию для нескольких поколений гарантируют, что родительские линии практически гомозиготны. Дивергенция между (двумя) родительскими линиями способствует улучшению характеристик роста и урожайности потомства за счет явления гетерозиса («гибридная сила» или «комбинационная способность»).

Две популяции племенного стада с желаемыми характеристиками подвергаются инбридингу до тех пор, пока гомозиготность популяции не превысит определенный уровень, обычно 90% и более. Обычно для этого требуется более 10 поколений. После этого два штамма необходимо скрестить, избегая самооплодотворения . Обычно это делается с растениями путем деактивации или удаления мужских цветков из одной популяции, используя разницу во времени между мужским и женским цветением или ручное опыление. ^[4]

В 1960 году 99% всей кукурузы , 95% сахарной свеклы , 80% шпината , 80% подсолнечника , 62% брокколи и 60% лука , посаженных в США, были гибридами F1. ^{[ нужна ссылка ]} Фасоль и горох не подвергаются коммерческой гибридизации, поскольку они являются автоматическими опылителями , а ручное опыление непомерно дорого.

Гибриды F2

Гибридам F2, полученным в результате самоопыления или перекрестного опыления F1, не хватает стабильности F1, хотя они могут сохранять некоторые желательные черты и их можно производить дешевле, поскольку не требуется ручное опыление или другие вмешательства. Некоторые семеноводческие компании предлагают семена F2 по более низкой цене, особенно для растений, выращивающих грядки , где консистенция менее критична. ^[5]

У животных

Скрещивания F1 у животных могут происходить между двумя инбредными линиями или между двумя близкородственными видами или подвидами. У рыб, таких как цихлиды , термин «скрещивание F1» используется для скрещивания двух разных особей, пойманных в дикой природе, которые, как предполагается, принадлежат к разным генетическим линиям. ^[6]

Мулы — это гибриды F1 лошадей (кобыл) и ослов (валетов); в результате скрещивания противоположного пола получаются лошаки . ^{[ нужна ссылка ]} Однако такое потомство почти всегда бесплодно.

Сегодня некоторые одомашненные и дикие гибридные породы, такие как бенгальская кошка и кошка саванна , классифицируются по номеру дочернего поколения. Гибридная кошка саванна F1 является результатом размножения африканского сервала и домашней кошки. ^[7]

Как поясняется в Международном журнале фауны и биологических исследований, ^{[ нужна ссылка ]} Существует четыре причины гибридизации видов:

Небольшой размер населения
Фрагментация среды обитания и интродукция видов
Антропогенная гибридизация
Визуальные, химические и акустические помехи

Небольшой размер популяции может быть вызван неадекватностью или уничтожением естественной среды обитания, что приводит к бегству видов в другие места обитания и, как следствие, к уменьшению доступности партнеров и может привести к размножению между отдельными видами. ^[8] Фрагментация среды обитания и внедрение видов могут быть антропогенными или вызваны самой природой, например, вырубка лесов, опустынивание , эвтрофикация, урбанизация, добыча нефти и воды, вызывающие изменения в экосистеме, которые приводят к миграции животных или бегству из новой среды. ^[9] В-третьих, это антропогенная гибридизация, то есть «искусственная или управляемая человеком гибридизация», поддерживаемая исследователями для изучения «репродуктивной совместимости между видами». ^[10] Наконец, визуальные, химические и акустические сигналы помех — это то, что заставляет виды сигнализировать о сексуальных сигналах, дифференцируя представителей одного и противоположного пола, что приводит к гибридизации. ^[11]

Преимущества

Гомогенность и предсказуемость: гены отдельного растения или животного F1, потомства гомозиготных чистых линий, демонстрируют ограниченную изменчивость, что делает их фенотип однородным, столь привлекательным для механических операций и облегчающим точное популяцией управление . Как только характеристики креста известны, повторение этого креста дает тот же результат.
Более высокая эффективность: поскольку большинство аллелей кодируют разные версии белка или фермента , наличие двух разных версий этого аллеля означает наличие двух разных версий фермента. Это увеличивает вероятность присутствия оптимальной версии фермента и снижает вероятность генетического дефекта .

Преимущества гибридизации видов: 1.) эволюция новой межвидовой породы, 2.) сила гибрида и 3.) повышение продолжительности жизни и иммунитета к болезням (Dubey, A. 2019). Дубей объясняет каждое из них следующим образом: 1.) Новая межвидовая порода возникла в результате скрещивания двух различных видов. 2.) Гибридная энергия определяется как вид, который становится более выносливым, динамичным и сильным, чем родители. Наконец, 3.) Гибриды могут иметь повышенную продолжительность жизни и «высокую невосприимчивость к болезням» (Дуби, А. 2019).

Недостатки

Основным преимуществом гибридов F1 в сельском хозяйстве является и их недостаток. Когда в качестве родителей используются сорта F1, их потомство (поколение F2) сильно различается друг от друга. Некоторые F2 содержат большое количество гомозиготных генов, как у их бабушек и дедушек, и им не хватает гибридной силы. С точки зрения коммерческого производителя семян , который не хочет, чтобы клиенты производили свои собственные семена путем сохранения семян , этот генетический ассортимент является желаемой характеристикой.
И инбридинг, и скрещивание предковых линий гибрида являются дорогостоящими из-за времени и количества задействованных поколений, что приводит к гораздо более высокой цене. ^{[ нужна ссылка ]} Не все виды сельскохозяйственных культур демонстрируют достаточно высокий эффект гетерозиса, чтобы компенсировать этот недостаток.
Гибриды F1 созревают в одно и то же время, если их выращивать в одних и тех же условиях окружающей среды. Все они созревают одновременно, и их легче собирать машиной. Традиционные сорта и местные сорта часто более полезны для садоводов, поскольку они дают урожай в течение более длительного периода времени, избегая перенасыщения или нехватки продуктов питания. ^{[ нужна ссылка ]}

Напротив, ограничения могут быть связаны с генетическим вымиранием и/или аутбридинговой депрессией. Дубей объясняет, что генетическое вымирание может быть вызвано «роями гибридов», отмечая различную степень гибридов. ^[12] Аутбридинговая депрессия — это «скрещивание генетически отдаленных популяций», приводящее к снижению приспособленности гибридов и изоляции, что приводит к снижению воспроизводства. ^[13]

См. также

Ссылки

^ Маршалл С. Рунге; Кэм Паттерсон, ред. (2006). Принципы молекулярной медицины . Хумана Пресс. п. 58. ИСБН 978-1-58829-202-5 .
^ Питер Абрамофф и Роберт Г. Томсон (1994). Лабораторные планы по биологии - VI . Макмиллан. п. 497. ИСБН 978-0-7167-2633-3 .
^ Уильям Эрнест Касл и Грегор Мендель (1922). Генетика и евгеника: учебник для студентов-биологов и справочник для селекционеров животных и растений . Издательство Гарвардского университета. п. 101 . Филиальный индекс.
^ Ручное опыление
^ Лоуренс Д. Хиллз (1987). «F2 и открытоопыляемые сорта» . Выращивание из семян (Журнал по выращиванию семян от Thompson & Morgan) . 1 (2).
^ «Руководство по отбору и разведению высококачественных цихлид» . bigskycichlids.com.
^ «Что такое кошка Саванна F1?» . www.f2savannahcat.com . Проверено 24 мая 2024 г.
^ Дубей, А. 2019.
^ Дубей, А. 2019.
^ Грабенштайн и Тейлор, 2018 г.
^ Грабенштайн и Тейлор, 2018 г.
^ Дубей, А. 2019.
^ Дубей, А. 2019.

Внешние ссылки

Ричард А. Граццини (1997). «Инбредная депрессия и гибридная сила» . Генетика для экономителей семян .
Семена: Ежегодник сельского хозяйства, 1961 год . Министерство сельского хозяйства США. Архивировано из оригинала 11 ноября 2018 г. Проверено 5 сентября 2013 г.

[1] Маршалл С. Рунге; Кэм Паттерсон, ред. (2006). Принципы молекулярной медицины . Хумана Пресс. п. 58. ИСБН 978-1-58829-202-5 .

[2] Питер Абрамофф и Роберт Г. Томсон (1994). Лабораторные планы по биологии - VI . Макмиллан. п. 497. ИСБН 978-0-7167-2633-3 .

[3] Уильям Эрнест Касл и Грегор Мендель (1922). Генетика и евгеника: учебник для студентов-биологов и справочник для селекционеров животных и растений . Издательство Гарвардского университета. п. 101 . Филиальный индекс.

[4] Ручное опыление

[5] Лоуренс Д. Хиллз (1987). «F2 и открытоопыляемые сорта» . Выращивание из семян (Журнал по выращиванию семян от Thompson & Morgan) . 1 (2).

[6] «Руководство по отбору и разведению высококачественных цихлид» . bigskycichlids.com.

[7] «Что такое кошка Саванна F1?» . www.f2savannahcat.com . Проверено 24 мая 2024 г.

[8] Дубей, А. 2019.

[9] Дубей, А. 2019.

[10] Грабенштайн и Тейлор, 2018 г.

[11] Грабенштайн и Тейлор, 2018 г.

[12] Дубей, А. 2019.

[13] Дубей, А. 2019.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]