Интрогрессивная гибридизация растений.

Интрогрессивная гибридизация, также известная как интрогрессия , представляет собой поток генетического материала между расходящимися линиями посредством многократного обратного скрещивания . У растений это обратное скрещивание происходит, когда $F_{1}$ поколение гибридных пород с одним или обоими родительскими видами.

Источник вариаций

Хотя некоторые роды растений гибридизуются и интрогрессируют легче, чем другие, в определенных сценариях внешние факторы могут способствовать увеличению скорости гибридизации. Феномен, известный как «гибридизация среды обитания», перекликается с этой идеей, объясняя, что нарушения естественной среды обитания могут привести к появлению видов, которые обычно не гибридизуются и не скрещиваются обратно, чтобы сделать это с относительной легкостью. Селекционеры растений также манипулируют своими объектами для гибридизации, чтобы оптимизировать их выносливость, внешний вид или любые желаемые признаки, по которым они хотят отобрать. ^{[ 1 ]} Этот тип гибридизации особенно эффективен для производства многих видов сельскохозяйственных культур, включая, помимо прочего: некоторые виды риса, кукурузы, пшеницы, ячменя и ржи. Естественная интрогрессия может происходить со многими родами и видами, но манипулирование генофондом с помощью искусственной/принудительной интрогрессии полезно для оттачивания желаемых характеристик, таких как устойчивость к засухе или устойчивость к вредителям. ^{[ 2 ]}

Фон

На заре исследований гибридов считалось, что доказательств существования гибридизации в природе недостаточно, поскольку в результате гибридизации в большинстве случаев образуется бесплодное или неприспособленное потомство. Благодаря экспериментам и усовершенствованным возможностям филогенетического тестирования мы теперь видим, что способность производить плодовитое гибридное потомство варьируется в зависимости от рода в пределах царства растений. ^{[ 3 ]} Ниже приведены несколько примеров видов, способных давать плодовитые гибриды.

Примеры естественной интрогрессии

Ирисы

В одном из наиболее значительных ранних исследований гибридизации растений участвовали три вида ирисов. Хотя они обычно образуют скрещивания там, где их естественная среда обитания перекрывается, нет никаких доказательств того, что Iris fulva , Iris hexagona или Iris brevicaulis тесно связаны, а их фенотипические различия (цвет/рисунок/размер) различны. Как только происходит интрогрессия, полученное потомство демонстрирует широкий спектр цветовых комбинаций, а также цветки разного размера. Iris fulva демонстрирует тенденцию к асимметричной интрогрессии, при которой он передает больше генетического материала гибридному потомству, чем Iris hexagona или Iris brevicaulis . ^{[ 4 ]}

Подсолнухи

Дифференциальная интрогрессия хлоропластов и ядерных геномов впервые наблюдалась у подсолнечника обыкновенного ( Helianthus annuus ssp. texanus ). В пределах конкретного региона в популяции наблюдались различия в морфологических особенностях, что указывало на возможную гибридизацию с H. debilis ssp cucumenifolius . Исследователи обнаружили, что эти H. a. texanus содержал ДНК хлоропластов H. d. cucumennfolius , что указывает на то, что интрогрессия произошла в одном направлении. ^{[ 5 ]}

Тополя

Гибридизация тополей распространена везде, где популяции перекрываются, однако степень интрогрессии сильно варьируется в зависимости от вида. Одно исследование, изучающее степень интрогрессии среди трех видов тополей (P. balsamifera, P. angustifolia и P. trichocarpa), проведенное вдоль хребта Рок-Маунтин в США и Канаде, обнаружило обширную интрогрессию в районах сближения видов. Геномное секвенирование даже выявило наличие трехвидового гибрида в этих перекрывающихся областях. ^{[ 6 ]} Другое исследование обнаружило гибридную зону в штате Юта, где наблюдался однонаправленный поток интрогрессии между P. angustifolia и P. fremontii. ^{[ 7 ]}

Примеры искусственной интрогрессии

Пшеница

Интрогрессия сыграла важную роль в развитии пшеницы для растениеводства. Одним из способов манипулирования видами сельскохозяйственных культур является скрещивание их с видами дикого типа . Например, родственный вид дикой пшеницы Agropyron elongatum был скрещен и интрогрессирован с одомашненной пшеницей Triticum aestivum . Следовательно, полученные гибриды имеют более высокую адаптацию к водному стрессу и более высокую биомассу корней и побегов. Обе эти модификации позволяют улучшить пригодность урожая. ^{[ 8 ]}

Нарциссы

Нарциссы (род Narcissus ) способны давать полуплодное или плодовитое потомство даже от широких скрещиваний. Способность нарциссов, таких как желтый трубчатый нарцисс и нарцисс поэтов, к гибридизации и обратному скрещиванию, позволяет современным садоводам выбирать из огромного разнообразия вариантов. ^{[ 3 ]} Хотя нарциссы действительно гибридизуются и интрогрессируют в природе, искусственная интрогрессия позволяет селекционерам брать виды, которые географически разделены, и создавать уникальные скрещивания, которые не появляются естественным путем. ^{[ нужна ссылка ]}

Ссылки

^ Андерсон, Э.; Стеббинс, Г.Л. (1954). «Гибридизация как эволюционный стимул» . Эволюция . 8 (4): 378. дои : 10.2307/2405784 . JSTOR 2405784 .
^ Хао, Мин; Нин, Шунцун; Юань, Чжунвэй; Янь, Цзэхун; Цзян, Бо; Лю, Дэнцай (06 марта 2020 г.) примере «Возрождение интрогрессивной селекции на улучшения » . 11 пшеницы 252. doi : 10.3389 fpls.2020.00252 ISSN 1664-462X PMC 7067975. PMID 32211007 / .
^ Перейти обратно: ^а ^б Андерсон, Эдгар (1948). «Гибридизация среды обитания» . Эволюция . 2 (1): 1–9. дои : 10.2307/2405610 . JSTOR 2405610 .
^ Андерсон, Эдгар (1949). Интрогрессивная гибридизация . Нью-Йорк: Дж. Уайли. дои : 10.5962/bhl.title.4553 .
^ Крузан, Митчелл Б. (2018). Эволюционная биология: взгляд на растения . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-0-19-088268-6 . OCLC 1050360688 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Чхатре, Викрам Э.; Эванс, Люк М.; ДиФазио, Стивен П.; Келлер, Стивен Р. (2018). «Адаптивная интрогрессия и поддержание трехвидового гибридного комплекса в краевых популяциях Populus» . Молекулярная экология . 27 (23): 4820–4838. Бибкод : 2018MolEc..27.4820C . дои : 10.1111/mec.14820 . ISSN 1365-294X . ПМИД 30071141 . S2CID 51908670 .
^ Ванден Брук, Ан; Вильяр, Марк; Ван Бокстале, Эрик; ВанСликен, Джос (2005). «Естественная гибридизация культурных тополей и их диких родственников: доказательства и последствия для местных популяций тополя» . Анналы лесоведения . 62 (7): 601–613. Бибкод : 2005AnFSc..62..601V . дои : 10.1051/лес: 2005072 . ISSN 1286-4560 .
^ Плачидо, Данте Ф.; Кэмпбелл, Мэлаки Т.; Фолсом, Цзин Дж.; Цуй, Синьпин ; Крюгер, Грег Р.; Бензигер, П. Стивен; Валия, Харкамал (20 февраля 2013 г.). «Интрогрессия новых признаков от родственника дикой пшеницы улучшает адаптацию пшеницы к засухе» . Физиология растений . 161 (4): 1806–1819. дои : 10.1104/стр.113.214262 . ISSN 0032-0889 . ПМЦ 3613457 . ПМИД 23426195 .

[1] Андерсон, Э.; Стеббинс, Г.Л. (1954). «Гибридизация как эволюционный стимул» . Эволюция . 8 (4): 378. дои : 10.2307/2405784 . JSTOR 2405784 .

[2] Хао, Мин; Нин, Шунцун; Юань, Чжунвэй; Янь, Цзэхун; Цзян, Бо; Лю, Дэнцай (06 марта 2020 г.) примере «Возрождение интрогрессивной селекции на улучшения » . 11 пшеницы 252. doi : 10.3389 fpls.2020.00252 ISSN 1664-462X PMC 7067975. PMID 32211007 / .

[:0-3] Перейти обратно: ^а ^б Андерсон, Эдгар (1948). «Гибридизация среды обитания» . Эволюция . 2 (1): 1–9. дои : 10.2307/2405610 . JSTOR 2405610 .

[4] Андерсон, Эдгар (1949). Интрогрессивная гибридизация . Нью-Йорк: Дж. Уайли. дои : 10.5962/bhl.title.4553 .

[5] Крузан, Митчелл Б. (2018). Эволюционная биология: взгляд на растения . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-0-19-088268-6 . OCLC 1050360688 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[6] Чхатре, Викрам Э.; Эванс, Люк М.; ДиФазио, Стивен П.; Келлер, Стивен Р. (2018). «Адаптивная интрогрессия и поддержание трехвидового гибридного комплекса в краевых популяциях Populus» . Молекулярная экология . 27 (23): 4820–4838. Бибкод : 2018MolEc..27.4820C . дои : 10.1111/mec.14820 . ISSN 1365-294X . ПМИД 30071141 . S2CID 51908670 .

[7] Ванден Брук, Ан; Вильяр, Марк; Ван Бокстале, Эрик; ВанСликен, Джос (2005). «Естественная гибридизация культурных тополей и их диких родственников: доказательства и последствия для местных популяций тополя» . Анналы лесоведения . 62 (7): 601–613. Бибкод : 2005AnFSc..62..601V . дои : 10.1051/лес: 2005072 . ISSN 1286-4560 .

[8] Плачидо, Данте Ф.; Кэмпбелл, Мэлаки Т.; Фолсом, Цзин Дж.; Цуй, Синьпин ; Крюгер, Грег Р.; Бензигер, П. Стивен; Валия, Харкамал (20 февраля 2013 г.). «Интрогрессия новых признаков от родственника дикой пшеницы улучшает адаптацию пшеницы к засухе» . Физиология растений . 161 (4): 1806–1819. дои : 10.1104/стр.113.214262 . ISSN 0032-0889 . ПМЦ 3613457 . ПМИД 23426195 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]